Stoffmenge berechnen: Mol, Masse und Teilchenzahl

Atome, Moleküle und Ionen sind winzig. Die Stoffmenge n fasst ihre Anzahl in Mol zusammen. Ein Mol ist ein Zählpaket wie ein Dutzend, enthält aber exakt 6{,}022\,140\,76\cdot10^{23} festgelegte Teilchen. Die Avogadro-Konstante beträgt exakt N_\mathrm A=6{,}022\,140\,76\cdot10^{23}\,\mathrm{mol^{-1}}; für Schulrechnungen verwenden wir gerundet 6{,}022\cdot10^{23}\,\mathrm{mol^{-1}}.

Die Stoffmenge ist keine Masse: Ein Mol verschiedener Teilchenarten hat dieselbe Teilchenzahl, aber nicht zwingend dieselbe Masse.

Die Teilchenzahl N zählt einzelne, genau benannte Teilchen und hat keine Einheit. Stoffmenge und Teilchenzahl hängen so zusammen:

N=n\cdot N_\mathrm A

n=\frac{N}{N_\mathrm A}

Für N multiplizierst du die Molzahl mit der Teilchenzahl pro Mol. Für n teilst du die Teilchenzahl durch den Wert pro Mol. Die Einheiten bestätigen die Richtung: \mathrm{mol}\cdot\mathrm{mol^{-1}}=1.

Die Waage misst die Masse m in Gramm. Die molare Masse M gibt die Masse pro Mol in \mathrm{g/mol} an. Damit gilt:

n=\frac{m}{M}

Umgekehrt erhältst du die Masse durch m=n\cdot M. Bei Molekülen addierst du für M die Beiträge aller Atome. Ein tiefgestellter Index sagt, wie oft ein Atom vorkommt. Prüfe die Einheiten: \mathrm g/(\mathrm{g/mol})=\mathrm{mol}.

In einer ausgeglichenen Reaktionsgleichung geben die Zahlen vor den Formeln, die Koeffizienten, das Verhältnis der Teilchen und der Stoffmengen an. Für die gedachte vollständige Umsetzung von Natrium mit genügend Schwefel gilt:

\ce{2 Na + S -> Na2S}

Daraus folgt n(\ce{Na}):n(\ce{S}):n(\ce{Na2S})=2:1:1. Die 2 vor Na zählt zwei Natriumatome. Der Index 2 in Na₂S gehört zur Formel: Jede Formeleinheit enthält zwei Natriumatome und ein Schwefelatom. Der Koeffizient ändert die ganze Stoffmenge; der Index ändert die Teilchenart.

Für eine Rechnung notierst du Gegebenes und Gesuchtes mit Einheiten, wählst die passende Beziehung, setzt ein und prüfst die Größenordnung. Ist die Masse einer Portion kleiner als die Masse eines Mols desselben Stoffes, so ist ihre Stoffmenge kleiner als ein Mol.