Molvolumen

Das molare Volumen oder auch Molvolumen (Formelzeichen: V_m) eines Stoffes gibt an, welches Volumen ein Mol dieser Substanz einnimmt. Seine SI-Einheit ist m³ / mol.

Es lässt sich unter anderem aus der Gleichung für ideale Gase herleiten und ergibt sich aus dem Quotienten des Volumens V und der Stoffmenge n:

$V_m = \frac{V}{n} = \frac{M}{\rho} = \frac{R_m \cdot T}{p}\ = M \cdot v$

dabei ist:

• M - Molare Masse
• ρ - Dichte
• R_m - Universelle oder molare Gaskonstante : 8,314 J/(mol K)
• n - Stoffmenge
• T - absolute Temperatur
• p - Druck
• v - Spezifisches Volumen

Es beschreibt also das Volumen, welches von insgesamt 6,022 · 10²³ Teilchen (Avogadro-Konstante) einer Substanz ausgefüllt wird. Es handelt sich beim molaren Volumen um eine molare- und damit intensive Größe, während das Volumen selbst eine extensive Größe darstellt.

Das molare Volumen bei Normbedingungen heißt molares Normvolumen.

Molares Volumen des idealen Gases

Das molare Volumen des idealen Gases beträgt (22,413 996 ± 0,000 039) l/mol unter Normalbedingungen, (22,710 981 ± 0,000 040) l/mol bei Normaltemperatur (0 °C) und 1013 hPa Referenzdruck und 24,4640424 l/mol bei Standardbedingungen. Die beiden ersten Werte werden von CODATA empfohlen und entspringen der Ausgleichsrechnung 2006 der Naturkonstanten. Die unten genannte deutsche DIN-Norm bringt noch einen älteren, ungenaueren Wert.

In der deutschen Norm DIN 1343, Ausgabe Januar 1990, ist das molare Normvolumen des idealen Gases noch mit dem älteren Wert (22,414 10 ± 0,000 19) l/mol mit einer Toleranz von 1,9·10^-4 l/mol angegeben.

(l = 10^-3m³, l/mol = m³/kmol)

Molares Volumen anderer Stoffe

Die 22,413 996 ± 0,000 039 l/mol Molvolumen wird über die allgemeine Gasgleichung (V=(nRT)/p) berechnet, welche nur für ein ideales Gas gilt. Aber die Teilchen eines idealen Gases werden als Massepunkte angesehen und haben somit keine Ausdehnung. Da das Modell, welches zur Berechnung des molaren Volumens verwendet wird, von einer stoffunabhängigen Teilchengröße=0 ausgeht, gilt es in der Theorie auch nur für alle auf dessen Grundlage betrachteten, also idealen, Gase. Durch die Vereinfachung zum Modell, mit dem weitergearbeitet wird, resultiert also in weiteren Überlegungen eine Ungenauigkeit, welche in der Praxis mit realen Gasen kaum standhaft ist. Es gilt nur bei annähernd idealen Gasen, wenn der mittlere freie Weg bedeutend größer als die eigene Ausdehnung ist, dem nur die leichten Edelgase und Wasserstoff am nächsten kommen.

Für reale Gase, Feststoffe und Flüssigkeiten ist das molare Volumen also hingegen stoffabhängig.