Chemie Grundlagen

Molares Volumen

Molares Volumen – Was ist das und wie hängt dieses Volumen mit dem idealen Gas zusammen? Wie berechnest du das molare Volumen? Genau das erklären wir dir in dem folgenden Beitrag.

Um das Thema noch schneller zu verstehen, kannst du dir gerne unser Video dazu ansehen! %Videoverweis

Inhaltsübersicht

Molares Volumen einfach erklärt

Molares Volumen V_\mathsf{m} (auch Molvolumen) bezeichnet das Volumen, welches ein Mol einer Substanz einnimmt. Die Einheit für das molare Volumen  in der Chemie ist meist Liter pro Mol (\mathsf{\frac{L}{mol}}). Ein Mol sind dabei 6,022 \cdot 10^{23} Teilchen, wobei du diese Zahl als Avogadro-Konstante N_\mathsf{A} bezeichnest. 

Molares Volumen Definition

Das Molare Volumen V_\mathsf{m} bezeichnet das Volumen, das von 6,022 \cdot 10^{23} Teilchen einer Substanz eingenommen wird.

Ein Mol eines Stoffes kann sich im Volumen sehr stark unterscheiden.

Molares Volumen berechnen

Schauen wir uns jetzt mal die Berechnung des Molaren Volumen an. Es gibt zwei Möglichkeiten zur Berechnung. Du benötigst  zunächst einmal die Formel. Anschließend ist das molare Volumen eines idealen Gases interessant.

Molares Volumen Formel

Schauen wir uns mal zusammen die Formel an.

V_\mathsf{m} = \frac{V}{n} oder V_\mathsf{m} = \frac{M}{\rho}

Du berechnest das molare Volumen, indem du das Volumen V in Liter (\mathsf{L}) durch die Stoffmenge in Mol (\mathsf{mol}) einer Substanz teilst. Ebenso kannst du die Molare Masse M in Gramm pro Mol (\mathsf{\frac{g}{mol}}) durch die Dichte \rho in Gramm pro Liter (\mathsf{\frac{g}{L}}) einer Substanz teilen. Das Molare Volumen ist für alle Stoffe konstant.

Molares Volumen ideales Gas

Gase wie Stickstoff, Sauerstoff oder Argon sind nahezu ideale Gase. Das „ideale Gas“ ist eine Modellvorstellung. Fasst du die genannten Gase unter dem Begriff des „idealen Gases“ zusammen, so verhält sich jedes der genannten Gase gleich. Damit hat auch jedes ideale Gas das gleiche molare Volumen.

Merke: molares Normvolumen

V_\mathsf{m,ideal} = 22,414 \mathsf{\frac{L}{mol}}

Das Molvolumen eines idealen Gases V_\mathsf{m,ideal}  oder auch das molare Normvolumen beträgt unter den Bedingungen \mathsf{0^\circ\text{C}} und 101,325 \mathsf{kPa} immer 22,414 \mathsf{\frac{L}{mol}}. Diese Bedingungen werden auch Normalbedingungen genannt und müssen definiert sein, da sich das Molvolumen mit der Temperatur und dem Druck ändert.

Molares Volumen Beispiele

Sehen wir uns zwei Beispiele zur Berechnung des molaren Volumens an.

Molares Volumen Sauerstoff

Berechnen wir in einem ersten Beispiel das Molvolumen des Sauerstoffs.

Du hast ein Volumen von V = 78,4 \mathsf{L} und eine Stoffmenge von n = 3,50 \mathsf{mol} Sauerstoff gegeben und willst das molare Volumen berechnen? Dafür setzt du einfach deine Werte in die Formel zur Berechnung des molaren Volumen ein.

V_\mathsf{m} = \frac{V}{n} = \frac{78,4 \mathsf{L}}{3,50 \mathsf{mol}} = 22,4 \mathsf{\frac{L}{mol}}

Das molare Volumen von Sauerstoff beträgt 22,4 \mathsf{\frac{L}{mol}}. Du siehst, Sauerstoff kommt einem idealen Gas also sehr nahe.

Molares Volumen Wasser

Welches molare Volumen hat aber eigentlich Wasser? Du hast diesmal eine Molare Masse von M = 18,015 \mathsf{\frac{g}{mol}} und eine Dichte von \rho = 997 \mathsf{\frac{g}{L}}. Beide Werte kannst du aus deinem Tafelwerk entnehmen. Du setzt deine Werte jetzt in die andere Formel zur Berechnung des molaren Volumen ein.

V_\mathsf{m} = \frac{M}{\rho} = \frac{18,015 \mathsf{\frac{g}{mol}}}{997 \mathsf{\frac{g}{L}}} = 0,0181 \mathsf{\frac{L}{mol}}

Ein Mol Wasser nimmt mit 0,0181 \mathsf{\frac{L}{mol}} deutlich weniger Volumen ein als ein Mol Sauerstoff mit 22,4 \mathsf{\frac{L}{mol}}

Molares Volumen Verbindungen

Stellen wir mal ein paar molare Volumina in einer Tabelle gegenüber.

Name Formelzeichen V_\mathsf{m} [\mathsf{\frac{L}{mol}}] Aggregatzustand
Sauerstoff O2 22,4 Gasförmig
Stickstoff N2 22,4 Gasförmig
Wasser H2O 0,0181 Flüssig
Ethanol C2H6O 0,0584 Flüssig
Silber Ag 0,0103 Fest

Du siehst, dass die Gase ein deutlich größeres molares Volumen haben als die Flüssigkeiten. Noch geringer ist das molare Volumen eines Feststoffes, hier am Beispiel des Silber. Die Teilchen sind im Gas deutlich weiter voneinander entfernt als in der Flüssigkeit und nehmen somit mehr Platz ein. Im Feststoff sind die Teilchen sehr nah aneinander gepackt, nehmen also weniger Platz ein.

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