Atommasse, Stoffmenge, Avogadro & Co

Chemie ist die Wissenschaft der Stoffe und ihren Umwandlungen. Um jedoch quantitative Aussagen über den Verlauf einer chemischen Reaktion machen zu können muss man sie in Zahlen beschreiben können.

Eine wichtige Einheit ist die Atommasse. Diese ist wichtig um etwas über die Verhältnisse der Stoffportionen bei einer chemischen Reaktion aussagen zu können. Hierbei bezieht man sich wiederum auf das Kohlenstoff-Iotop C-12. Die eingeführte Einheit wird mit u (Atommasseneinheit) abgekürtzt.

1u = 0,000 000 000 000 000 000 000 001 660 565 5g = 1,6605655∙10-24g
1u = entspricht 1/12 der Masse von einem C-12-Atom

Die Atommassen im Periodensystem sind alle am C-12-Isotop orientiert. So hat beispielsweise Wasserstoff 1/12 der Atommasse des Kohlenstoffs oder Sauerstoff besitzt die Atommasse 15,9994u. Nimmt man nun 12g Kohlenstoff oder 15,9994g Sauerstoff so besitzen diese Mengen die gleiche Anzahl von Atomen. Diese Anzahl an Atome bezeichnet der Chemiker als 1 Mol. Die Anzahl der Atome eines Mols kann mit Hilfe eines Dreisatz bestimmt werden und wird als Avogadrozahl bezeichnet. Man nennt diese Stoffgröße Stoffmenge und kürzt sie mit n ab.

Avogadro-Konstante oder Loschmidt'sche Zahl

Da es sehr aufwändig wäre wenn man die Mengenverhältnisse in Atomzahlen angeben würde führte Avogadro die Avogadro-Zahl (oder auch Loschmidt'sche Zahl) ein. Er bezog sich dabei auf genau 12g Kohlenstoff. Demnach enthalten 12,0g Kohlenstoff (des C-12-Kohlenstoff-Isotops) 6,022∙1023 Atome (der Wert ist gerundet).

Wenn ein Chemiker die Masse eines Mols für eine chemische Verbindung herausfinden will, addiert er die Atommassen der einzelnen Atome des Moleküls. Für die Verbindung Wasser (H2O) würde der Chemiker folgendes rechnen:

2 ∙ u(H) + u(O) = 2 ∙ 1,00794g + 15,9994g =  18,01528g wiegt 1 Mol Wasser

Für diese Masse hat man den Begriff molare Masse eingeführt, welcher angibt wie viel eine chemische Verbindung pro Mol wiegt. Die Einheit ist daher g/mol. Der Zusammenhang zwischen molarer Masse, Masse und Stoffmenge stellt die folgende Formel her:

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