Was ist ein Mol?
Atome und Moleküle reagieren einzeln, aber niemand kann sie einzeln zählen. Das Mol ist die Zähleinheit der Chemie — ein Dutzend, hochskaliert auf 6,022×1023 Teilchen (Avogadro-Zahl, NA), seit der SI-Revision 2019 exakt definiert. Sein Zaubertrick: Ein Kohlenstoffatom wiegt 12,011 atomare Masseneinheiten, und ein Mol Kohlenstoffatome wiegt 12,011 Gramm — dieselben Ziffern, nur die Einheiten sind vertauscht. So rechnet die molare Masse (g/mol) sofort zwischen der Masse auf der Waage und der Anzahl reagierender Teilchen um, und genau darum geht es in der gesamten Stöchiometrie.
Die eine Regel, die man sich merken sollte: Ein Mol zählt Teilchen, nicht Masse. Ein Mol jeder Substanz enthält dieselbe Anzahl Moleküle — ihre Gewichte unterscheiden sich aber so stark wie die Substanzen selbst.
Das Periodensystem ist ein Massenkatalog
Im Periodensystem trägt jedes Element seine mittlere Atommasse; summiert man sie pro Formeleinheit, erhält man die molare Masse. Das Beispiel Ca3(PO4)2 (Calciumphosphat) ergibt aufgeschlüsselt 3 Ca + 2 P + 8 O = 3(40,078) + 2(30,974) + 8(15,999) = 310,174 g/mol, und das Panel listet den Grammanteil jedes Elements daneben auf. Klammern multiplizieren alles darin, und der Punkt in CuSO4·5H2O hängt fünf Kristallwassermoleküle an — beides verarbeitet derselbe Parser. Das Zählen der Wassermoleküle ist wichtig: CuSO4·5H2O ergibt ≈ 249,7 g/mol, nicht ≈ 159,6.
Prozentuale Zusammensetzung
Teilt man den Massenanteil jedes Elements durch die molare Masse, erhält man seine Massenprozente — die Zahl, die ein Nährwert-Etikett oder ein Düngersack ausweist („P2O5-Quelle, 20 % P“). Wasser ist das klassische Beispiel: H trägt 2(1,008) = 2,016 g und O 15,999 g zu 18,015 g bei, Wasser ist also zu 11,19 % Wasserstoff und zu 88,81 % Sauerstoff nach Masse — eine Erinnerung, dass „überwiegend Wasserstoff“ nach Atomzahl etwas ganz anderes ist als nach Gewicht.
Verhältnisformel vs. Molekülformel
Eine Verhältnisformel ist das kleinste ganzzahlige Verhältnis der Atome (CH2O); eine Molekülformel ist die tatsächliche Anzahl im Molekül (C6H12O6, Glucose — sechs Kopien desselben Verhältnisses). Die Verbrennungsanalyse liefert Massenprozente; die Umrechnung läuft über Mol: Die 40,00 % C, 6,71 % H und 53,29 % O des Beispiels werden zu 3,330 : 6,657 : 3,331 mol, was sich zu sauberen 1 : 2 : 1 herunterteilen lässt — CH2O mit einer Verhältnismasse von 30,026 g/mol. Um von der Verhältnis- zur Molekülformel zu gelangen, braucht man die molare Masse: n = 180,16 ÷ 30,026 = 6,000, das Molekül ist also (CH2O)6. Viele Stoffe (Wasser, Ammoniak, CO2) stehen bereits bei n = 1, wo beide Formeln zusammenfallen.
Gramm, Mol, Teilchen
Das Panel Mol/Gramm/Teilchen durchläuft das gesamte Dreieck auf einmal: Das Beispiel rechnet 18,015 g Wasser in genau 1,000000 mol und 6,022×1023 Moleküle um — und da jedes H2O drei Atome hat, 1,807×1024 Atome. Dieses Dreieck ist der Motor hinter jeder Stöchiometrieaufgabe auf der Seite Gleichungsausgleich und jeder Molarität auf der Seite Lösungen.
Häufige Missverständnisse
- Ein Mol von allem wiegt ungefähr dasselbe. Ein Mol zählt Teilchen; ein Mol H2 wiegt 2 g, ein Mol Gold 197,0 g — gleiche Anzahl, völlig verschiedene Masse.
- Prozentangaben werden direkt zu Indizes. Sie müssen zuerst durch die Atommasse (Mol) geteilt werden — die 6,71 % Wasserstoff ergeben mehr Atome als die 53,29 % Sauerstoff, gerade weil H-Atome so leicht sind.
- Die Molekülformel ist immer eine größere Version der Verhältnisformel. Nur wenn n > 1 ist. Bei H2O sind beide identisch, und der Fall n = 1,000 im Molekül-Panel ist alltäglich.
- Atommassen sind exakte ganzzahlige Vielfache der atomaren Masseneinheit. Die angegebenen Werte sind häufigkeitsgewichtete Mittelwerte über die Isotope — das 35,45 g/mol des Chlors ist die Mischung aus ³⁵Cl und ³⁷Cl.
Verwandte Werkzeuge: Periodensystem (die Atommassen, die diese Seite summiert), Gleichungsausgleich (Stöchiometrie auf Basis des Mols) und Lösungen (Mol pro Liter).
