Teilchenzahl

Definition und Bedeutung

Die Teilchenzahl mit dem Formelzeichen N ist eine extensive physikalische Größe der Dimension Zahl. „Extensiv“ bedeutet, dass die Größe von der Menge des betrachteten Systems abhängt. Sie beschreibt die absolute Anzahl der Teilchen in einem System.

Die Teilchenzahl hat die Einheit Eins. Sie ist direkt proportional zur Stoffmenge. Wenn sich die Angabe nur auf einen bestimmten Stoff X in einem Gemisch bezieht, wird die Stoffbezeichnung oder chemische Summenformel als Index an das Formelzeichen gesetzt, zum Beispiel N_X.

Zusammenhang mit der Stoffmenge

Für makroskopische Systeme wird meistens die Stoffmenge n in der Einheit Mol angegeben. Die Stoffmenge hängt über die Avogadro-Konstante N_A mit der Teilchenzahl zusammen. Die Avogadro-Konstante gibt an, wie viele Teilchen in einem Mol enthalten sind.

Die Beziehung lautet: N = n · N_A.

Seit der Revision des Internationalen Einheitensystems 2019 ist die Avogadro-Konstante exakt definiert als N_A = 6,022 140 76 · 10^23 mol^-1. Dadurch sind Teilchenzahl N und Stoffmenge n äquivalente Angaben und haben die gleiche Genauigkeit.

Messung und frühere Bedeutung des Mol

Früher war die Verwendung der Stoffmenge besonders nützlich, weil die Masse atomarer Teilchen in der mikroskopischen atomaren Masseneinheit u genauer angegeben werden konnte als in der makroskopischen Einheit Gramm g. Das Mol war als Stoffmenge einer bestimmten Masse von Teilchen mit einer bestimmten Teilchenmasse in u definiert; im Artikel stehen dafür Platzhalter „xxx“.

Wenn man die Teilchenmasse in u kannte, konnte man die Stoffmenge in Mol durch eine einfache makroskopische Wägung bestimmen, ohne die Avogadro-Konstante N_A und damit die genaue Teilchenzahl kennen zu müssen. Dieser Vorteil wurde weniger wichtig, als N_A und damit das Verhältnis von Gramm zu atomarer Masseneinheit immer genauer bestimmt wurden.