Teilchenanzahl und Stoffmenge

Jeder Körper besteht aus einem oder mehreren Stoffen, jeder Stoff aus Teilchen. Das können Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen oder andere Teilchen sein. Liegt eine bestimmte Stoffportion vor, so kann sie in zweierlei Weise charakterisiert werden:

Eine Stoffportion kann durch die Anzahl der Teilchen gekennzeichnet werden, aus denen sie besteht. Die betreffende physikalische Größe wird als Teilchenanzahl bezeichnet.
Eine Stoffportion kann durch die physikalische Größe Stoffmenge gekennzeichnet werden. Die in Mol gemessene Stoffmenge gibt an, das Wievielfache einer bestimmten Teilchenanzahl in einer Stoffportion verliegt.

Teilchenmodell

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Die Teilchenanzahl

Die Teilchenanzahl gibt an, wie viele Teilchen (Atomen, Molekülen, Ionen, Elektronen, ...) in einer gegebenen Stoffportion vorhanden sind.

Formelzeichen:	N
Einheit:	1

Da die Abmessungen der Teilchen, aus denen makroskopische Körper bestehen, sehr klein sind, ist die Teilchenanzahl bei solchen Körpern entsprechend groß. So besteht z.B. 1 g Wasser, das ist 1 ml, aus $3,35 \cdot 10^{22}$ Molekülen. 40 g Kupfer besteht aus $3,79 \cdot 10^{23}$ Atomen.
Je größer die Teilchenanzahl in einer Stoffportion ist, desto größer ist auch ihre Masse.

Die Stoffmenge

Die Teilchenanzahl ist in der Regel einer sehr große Zahl. Der Umgang mit solchen großen Zahlen ist umständlich. Deshalb verwendet man statt der Größe Teilchenanzahl häufig die Größe Stoffmenge.
Die Stoffmenge ist eine Größe, die angibt, aus wie vielen Einzelteilchen (Atomen, Molekülen, Ionen, Elektronen, ...) ein System (ein Körper) besteht.

Formelzeichen:	n
Einheit:	mol

Die Einheit der Stoffmenge ist eine Basiseinheit des Internationalen Einheitensystems (SI). Dort ist festgelegt:

Das Mol ist die Stoffmenge eines Systems, dass aus ebensoviel Einzelteilchen besteht, wie Atome in 0,012 Kilogramm des Kohlenstoffnuklids C-12 enthalten sind.

Ein Mol bedeutet eine Anzahl von $6,022 136 \cdot 10^{23}$ Teilchen.
Die Zahl ist identisch mit der AVOGADRO-Konstanten, einer Zahl, die erstmals von dem italienischen Physiker und Chemiker AMADEO AVOGADRO (1776-1856) gefunden wurde.

Bei Benutzung des Mol müssen die Einzelteilchen spezifiziert sein. Es können Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen sowie andere Teilchen oder Gruppen von Teilchen genau angegebener Zusammensetzung sein.
Die Stoffmenge n wird vor allem in der Chemie genutzt. Für diese Größe gelten folgende Beziehungen:

$n = \frac{N}{N_{A}} = \frac{m}{M} = \frac{V}{V_{m}}$

Dabei bedeuten:

m	Masse
M	molare Masse
V	Volumen
$V_{m}$	molares Volumen
N	Teilchenanzahl eines Systems
$N_{A}$	AVOGADRO-Konstante $(N_{A} = 6,022 136 \cdot 10^{23} {mol}^{-1})$

Aus Überlegungen zur Teilchenanzahl ergibt sich auch die in der Atomphysik genutzt atomare Masseeinheit u:

$1 u = \frac{1 g}{6,022 136 \cdot 10^{23}} = 1,660 540 \cdot 10^{- 24} g$

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