Molares Volumen

Definition und Berechnung

Das molare Volumen, auch Molvolumen genannt, gibt an, welches Volumen ein Mol eines Stoffes einnimmt. Das Formelzeichen ist Vₘ, die SI-Einheit m³·mol⁻¹ beziehungsweise m³/mol. Die Dimension ist L³ N⁻¹.

Es wird als Quotient aus Volumen V und Stoffmenge n berechnet. Alternativ lässt es sich aus der molaren Masse M und der Dichte ρ bestimmen: Vₘ = V/n = M/ρ.

Ein Mol entspricht dabei insgesamt 6,022 · 10²³ Teilchen einer Substanz, also der durch die Avogadro-Konstante festgelegten Teilchenzahl.

Eigenschaften von Stoffen

Das molare Volumen ist eine intensive Größe: Es hängt nicht von der Gesamtmenge des betrachteten Stoffes ab. Das Volumen selbst ist dagegen eine extensive Größe und verändert sich mit der Stoffmenge.

Bei Feststoffen und Flüssigkeiten hängt das molare Volumen vom jeweiligen Stoff ab und ist daher eine Stoffeigenschaft. Wie das massenspezifische Volumen ist es ein normiertes Volumen.

Molares Volumen des idealen Gases

Für ein ideales Gas erhält man durch Umstellen der idealen Gasgleichung: Vₘ = RT/p.

Dabei ist R die universelle Gaskonstante, T die Temperatur in Kelvin (K) und p der Druck in Kilopascal (kPa). Das molare Volumen ist nach derzeitiger Messgenauigkeit unabhängig davon, welches Gas vorliegt, sofern die Bedingungen des idealen Gasgesetzes gelten.

Wichtige Bedingungen und Werte:

• Physikalische Normbedingungen: 101,325 kPa und 0 °C; Vₘ = 22,413 969 54... · 10⁻³ m³/mol. Dieser Wert wird als Normvolumen bezeichnet.
• Chemische Standardbedingungen nach IUPAC 1982: 100,000 kPa und 0 °C; Vₘ = 22,710 954 64... · 10⁻³ m³/mol.
• SATP-Bedingungen: 100,000 kPa und 25 °C; Vₘ = 24,789 570 30... · 10⁻³ m³/mol.

Seit der SI-Reform von 2019 hat die Gaskonstante R einen exakten Wert; dadurch sind auch die angegebenen molaren Volumina festgelegt. Für reale Gase gelten die Werte des idealen Gasgesetzes nur bei geringem Druck und nicht zu tiefen Temperaturen.