Molare Masse berechnen — samt Klammern und Hydraten

Die drei Fälle, die die Rechnung abdecken muss

Der einfache Index ist der leichte Fall: Er zählt die Atome des unmittelbar davorstehenden Elements, und ein Element ohne Index zählt einmal. C6H12O6 sind sechs Kohlenstoffe, zwölf Wasserstoffe und sechs Sauerstoffe, also 180,156 g/mol. Hier stolpert niemand — genau deshalb hören Lehrbücher dort auf, kurz bevor eine echte Formel auftaucht.

Bei den Klammern gehen die Punkte verloren. In Ca(NO3)2 kommt die Gruppe NO3 zweimal vor, die Formel enthält also zwei Stickstoffe und sechs Sauerstoffe — und diese Sechs wird vergessen. Der Hydratfall ist noch einmal anders: Der Punkt in CuSO4·5H2O multipliziert nicht das Kupfersulfat, er weist an, fünf einzelne Wassermoleküle zu addieren. Das wasserfreie Salz wiegt 159,602 g/mol, die fünf Wasser 90,075 g/mol, das Pentahydrat ist ihre Summe von 249,677 g/mol — mehr als ein Drittel des eingewogenen Kristalls ist damit Wasser.

Molare Masse, Molekülmasse und Formelmasse

Die drei Namen beschreiben dieselbe Rechnung mit unterschiedlichen Einheiten. Die relative Molekülmasse ist ein Verhältnis und trägt daher keine Einheit: Wasser ist 18,015, fertig. Die molare Masse ist die Masse eines Mols und trägt g/mol: Wasser ist 18,015 g/mol. Formelmasse heißt der Begriff, wenn die Substanz keine diskreten Moleküle hat, etwa bei einem ionischen Feststoff wie NaCl, wo CaCO3 oder NaCl ein sich wiederholendes Verhältnis im Gitter beschreibt und kein isolierbares Teilchen.

Die Zahlen fallen zusammen, weil das Mol so definiert ist. Seit der SI-Revision von 2019 ist ein Mol genau 6,02214076 × 10^23 Einheiten — eine feste Anzahl, keine Masse an Kohlenstoff 12. Die Folge ist subtil, aber wissenswert: Das Gramm pro Mol hängt nicht mehr streng an der Kohlenstoff-12-Skala, und die Molmassenkonstante ist nun eine experimentelle Größe, die auf etwa ein Milliardstel genau 1 g/mol beträgt. Für jede Handrechnung ist es exakt genug, beide als identisch zu behandeln.

Wo das Ergebnis kippt

Groß- und Kleinschreibung ist eine chemische Aussage, keine Tippvorliebe. CO ist Kohlenmonoxid mit 28,010 g/mol, Co ist Cobalt mit 58,933. Jeder brauchbare Parser verweigert ein unbekanntes Symbol, statt zu raten: Eine Formel, die einen Fehler liefert, ist meist ein Kleinbuchstabe, der groß sein sollte — oder umgekehrt in einem Zweibuchstabensymbol.

Der zweite wiederkehrende Fehler ist Runden am Anfang statt am Ende. Atomgewichte werden aus gutem Grund mit drei oder vier Dezimalstellen veröffentlicht, und sie vor der Multiplikation mit einem großen Index abzuschneiden verstärkt den Verlust. Runde einmal, am Ende, auf die Genauigkeit, die die Aufgabe braucht: zwei Stellen reichen für fast jede Schulaufgabe, vier, wenn eine molare Masse in eine Titration oder ein gravimetrisches Ergebnis eingeht, das du später von einer ähnlich großen Zahl abziehst.

Häufige Fragen

Warum geben zwei Quellen leicht verschiedene molare Massen an?

Weil Standardatomgewichte Mittelwerte über die natürliche Isotopenhäufigkeit sind und diese Häufigkeit je nach geologischer Quelle leicht schwankt. Die IUPAC veröffentlicht für ein Dutzend Elemente — darunter Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff und Schwefel — inzwischen Intervalle statt einzelner Werte, und verschiedene Tabellen wählen daraus verschiedene konventionelle Werte. Die Abweichung liegt in der dritten oder vierten Dezimale und ändert bei Schulgenauigkeit nie ein Ergebnis.

Ist die molare Masse dasselbe wie das Molekulargewicht?

Zahlenmäßig ja, dimensional nein. Molekulargewicht ist der alte Name für die relative Molekülmasse, eine reine Zahl ohne Einheit; die molare Masse ist dieselbe Zahl in g/mol. Da sie in jeder von dir genutzten Stelle übereinstimmen, zählt der Unterschied nur, wenn nach Einheiten gefragt wird oder wenn du in einer längeren Rechnung Einheiten kürzt und g/mol brauchst, damit die Gramm verschwinden.

Zählt das Hydratwasser beim Einwiegen eines Reagenzes?

Es zählt vollständig, und es zu vergessen ist der klassische Weg zu einer Lösung, die rund ein Drittel zu verdünnt ist. Angenommen, du brauchst ein Mol Kupfersulfat, schlägst den wasserfreien Wert von 159,602 g/mol nach und wiegst diese Masse aus einer Flasche Pentahydrat ein: Du hast nur 159,602 geteilt durch 249,677 genommen, also 0,639 mol — 36 Prozent zu wenig, genau der Wasseranteil des Kristalls. Prüfe, welche Form die Flasche enthält, bevor du eine Masse in Mol umrechnest; das Etikett trägt den Punkt oder eben nicht, und für diesen Zweck sind es zwei verschiedene Substanzen.