Molare Masse

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Physikalische Größe
Name Molare Masse
Formelzeichen der Größe M
Größen- und
Einheitensystem
Einheit Dimension
SI kg·mol−1 M·N−1

Die molare Masse M (auch Molmasse; unüblich stoffmengenbezogene Masse) ist der Quotient aus der Masse m und der Stoffmenge n eines Stoffes: M = m/n.[1] Die SI-Einheit ist kg/mol; in der Chemie ist g/mol üblich.

Der Zahlenwert der molaren Masse einer chemischen Verbindung ergibt sich durch die Summe der mittleren Atommassen der an der Verbindung beteiligten chemischen Elemente von einem Mol (rd. 6·1023) Teilchen bzw. von einem Mol der Strukturelemente der Verbindung. Im Fall von molekularen Verbindungen wird die Summenformel des Moleküls und im Fall von nichtmolekularen Verbindungen (Metalle und Ionenverbindungen) die Verhältnisformel der Verbindung zur Berechnung der molaren Masse verwendet. Der Zahlenwert der molaren Masse in g/mol entspricht der relativen Molekülmasse.

Die molare Masse ist eine Stoffkonstante und damit eine intensive Größe im Gegensatz zu allen extensiven Größen.

Definition[Bearbeiten]

M = \frac{m}{n} = N_\mathrm{A} \cdot m_M

Hierbei stehen die einzelnen Formelzeichen für folgende Größen:

Berechnung[Bearbeiten]

Die molare Masse einer Verbindung kann berechnet werden, wenn man ihre Summenformel kennt: Zu jedem Element entnimmt man aus der Summenformel die Indexzahl – sie steht in der Summenformel hinter dem Elementsymbol. Zu jedem Element muss man dann z. B. aus Tabellen die molare Masse entnehmen – ihr Zahlenwert ist gleich der relativen Atommasse. Dann erhält man die molare Masse als Summe der molaren Massen der Elemente, die die Verbindung aufbauen:

Die molare Masse einer Verbindung ist gleich der Summe aus den molaren Massen der Elemente multipliziert mit ihren Indexzahlen.

Beispiel für Wasser (H2O):

M_{\mathrm{H_{2}O}} = 2 \ M_\mathrm{H} + M_\mathrm{O} = 2 \cdot 1{,}00794\,\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} + 15{,}9994\,\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 18{,}01528\,\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}

Aus den molaren Massen der chemischen Elemente kann man die molaren Massen aller Verbindungen berechnen.

Element Elementsymbol Ordnungszahl Molare Masse
Wasserstoff H 1 1,00794 g/mol
Kohlenstoff C 6 12,0107 g/mol
Sauerstoff O 8 15,9994 g/mol
Verbindung Summenformel Zahl der Atome Molare Masse
Wasserstoff H2 2 2,01588 g/mol
Sauerstoff O2 2 31,9988 g/mol
Wasser H2O 3 18,01528 g/mol
Methan CH4 5 16,043 g/mol
Acetylsalicylsäure C9H8O4 21 180,16 g/mol

Bestimmung[Bearbeiten]

Für die Bestimmung der Molmassen von Molekülen war das Avogadrosche Gesetz bestimmend. Im Gaszustand nehmen bei gleicher Temperatur gleich viele Moleküle einen nahezu identischen Rauminhalt ein.

Für einfache Moleküle wie Chlor, Wasserstoff, Chlorwasserstoff, Sauerstoff, Wasserdampf konnten die Verhältnisse aus Wägungen der Gase nach einer Elektrolyse ermittelt werden.

Mit dem Verfahren nach Bunsen lassen sich molare Massen von Gasen über die Ausströmungszeiten ermitteln.

Für komplizierte organische Moleküle nutzte man zunächst ebenfalls das Avogadrosche Gesetz, indem man die reinen organischen Stoffe verdampfte und das verdrängte Wasservolumen bestimmte. Die Methode wurde erst von Joseph Louis Gay-Lussac angewendet, später von Victor Meyer verbessert. Ein etwas älteres Verfahren ist das nach Dumas, bei dem ebenfalls die Stoffe verdampft wurden.

Viele Methoden zur Bestimmung der Molmasse beruhen auf der Messung von Effekten, deren Größe nur abhängig von der Anzahl der verursachenden Teilchen, nicht aber von deren Masse ist (kolligative Effekte). Zu diesen Methoden zählt die Messung der Gefrierpunktserniedrigung (Kryoskopie), die Messung der Siedepunktserhöhung (Ebullioskopie) und Osmometrie.

Für nicht verdampfbare Moleküle nutzte man früher die Gefrierpunktserniedrigung oder den osmotischen Druck von Lösungen. Die letztere Methode entwickelte Jacobus Henricus van't Hoff.

Bei der Massenspektrometrie ergibt sich die relative Molmasse aus dem Molekülpeak. In der hochauflösenden Massenspektrometrie kann die Molmasse mit vier Nachkommastellen ermittelt werden, so dass auch die Summenformel bestimmt werden kann.[2]

Verwandte Größen[Bearbeiten]

Trotz anderslautender SI-Vorgaben wird das Symbol M im Sinne von Molarität auch für die Angabe von Stoffmengenkonzentrationen verwendet.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Der Brockhaus, Naturwissenschaft und Technik, Mannheim; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2003.
  2. S. Ebel und H. J. Roth (Herausgeber): Lexikon der Pharmazie, Georg Thieme Verlag, 1987, S. 445, ISBN 3-13-672201-9.