Molare Masse

Die molare Masse $M$ (auch veraltet Molmasse oder Molgewicht; unüblich stoffmengenbezogene Masse / (Volumen) eines Stoffes ist die Masse (Physik) pro Stoffmenge (Konzentrationsangabe) oder, anders gesagt, der Proportionalitätsfaktor zwischen Masse $m$ und Stoffmenge $n$:

$m=M\cdot n$.

Das Volumen von 1 mol eines idealen Gases unter Normalbedingungen beträgt etwa 22,4 Liter.
Sie ist eine intensive Größe. Die Internationales Einheitensystem|SI-Einheit ist Kilogramm|kg / mol; in der Chemie ist g/mol üblich.

Die molare Masse einer chemischen Verbindung ist die Summe der mit dem jeweiligen Stöchiometriefaktor multiplizierten molaren Massen der an der Verbindung beteiligten chemischen Elemente. Stöchiometriefaktoren sind die Zahlen in der Summenformel eines Moleküls bzw. im Fall von nichtmolekularen Verbindungen (Metalle und Ionenverbindungen) der Verhältnisformel.

Der Zahlenwert der molaren Masse in g/mol ist die relative Molekülmasse und gleich<ref>Seit der Internationales Einheitensystem#Neudefinition2019|Revision des Internationalen Einheitensystems von 2019 gilt diese Gleichheit nicht mehr definitionsgemäß, sondern näherungsweise. Die relative Abweichung liegt bei ZahlExp|(3,5 ± 3,0)|-10 und ist in der Praxis irrelevant. Siehe Atomare Masseneinheit#Beziehung zur molaren Masse.

Definition

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

Hierbei stehen die einzelnen Formelzeichen für folgende Physikalische Größe|Größen:

• $m$ – Masse (Physik)
• $n$ – Stoffmenge
• $N_{\mathrm {A} }$ – Avogadro-Konstante
• $m_{M}$ – Molekülmasse|Teilchenmasse

Berechnung

Die molare Masse einer chemischen Verbindung kann berechnet werden, wenn man ihre Summenformel kennt: Zu jedem Chemisches Element entnimmt man aus der Summenformel die Symbolschreibweise#Reaktionsgleichungen in Symbolschreibweise|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, welche 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 chemische Verbindungen berechnen.

Element	Elementsymbol	Ordnungszahl	Molare Masse
Wasserstoff	H	1	1,00794 g/mol
Kohlenstoff	C	6	12,0107 0 g/mol
Sauerstoff	O	8	15,9994 0 g/mol

Verbindung	Summenformel	Zahl der Atome	Molare Masse
Wasserstoff	H2	2	2,01588 g/mol
Sauerstoff	O2	2	31,9988 0 g/mol
Wasser	H2O	3	18,01528 g/mol
Methan	CH4	5	16,043 00 g/mol
Kohlenstoffdioxid	CO2	2	44,01 g·mol
Kohlenstoffmonoxid	CO2	2	28,01 g/mol

Bestimmung

Erstmalige Bestimmung

Für die erstmalige Bestimmung der molaren Masse 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 und 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 Verfahren nach Victor Meyer|Victor Meyer verbessert. Eine weitere Methode war die Messung der Siedepunktserhöhung (Ebullioskopie).
Ein etwas älteres Verfahren ist das nach Molmassenbestimmung nach Dumas|Dumas, bei dem ebenfalls die Stoffe verdampft wurden. Für nicht verdampfbare Moleküle nutzte man früher die Gefrierpunktserniedrigung (Kryoskopie) oder den osmotischen Druck von Lösungen (Osmometrie). Die letztere Methode entwickelte Jacobus Henricus van ’t Hoff.

Die erstmalige Bestimmung der molaren Masse beruhte auf der Messung von Effekten, deren Größe nur abhängig von der Anzahl der verursachenden Teilchen, nicht aber von deren Masse ist (Kolligative Eigenschaft|kolligative Effekte).

Bestimmung in der Gegenwart

Ein exaktes, sensitives Messverfahren ist die Massenspektrometrie. Hier ergibt sich die relative molare Masse aus dem Molekülpeak, dem eine Kalibrierung mit einer Standardsubstanz bekannter molarer Masse zugrunde liegt. In der hochauflösenden Massenspektrometrie kann die molare Masse mit vier Nachkommastellen ermittelt und auch die Summenformel bestimmt werden.
Zu beachten ist dabei, dass die molare Masse eines Moleküls – abhängig von seiner Isotopenzusammensetzung – gewissen Schwankungen unterliegen kann. Ein technisch weniger aufwändiges Verfahren ist die Elektrophorese|elektrophoretische SDS-PAGE#Molmassenbestimmung|Bestimmung der molaren Masse, das aber nur eine Abschätzung ermöglicht. Es spielt bei der Präparation von Proteinen, bei Restriktionsverdau|Restriktionsanalysen und anderen präparativen Methoden eine wichtige Rolle.

Verwandte Größen

• Mittlere molare Masse
• Molares Volumen (Molvolumen)
• Molekülmasse oder Molekularmasse oder Molekulare Masse (früher: Molekulargewicht)

Trotz anderslautender Internationales Einheitensystem|SI-Vorgaben wird das Symbol M im Sinne von Molarität noch häufig für die Angabe von Stoffmengenkonzentrationen verwendet.

Weblinks:

• Online-Berechnung der molaren Masse

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