Liste von Größenordnungen der Stoffmenge

Dies ist eine Zusammenstellung von Stoffmengen verschiedener Größenordnungen zu Vergleichszwecken. Die Angaben sind oft als „typische Werte“ zu verstehen, die gerundet sind.

Grundeinheit der Stoffmenge im internationalen Einheitensystem ist das Mol (Einheitenzeichen mol). Ein Mol eines Stoffes enthält gemäß Definition exakt 6.02214076e²³ (602 Trilliarden) Teilchen. Als Teilchen sind hierbei die Bestandteile chemischer Stoffe wie Atome, Ionen oder Moleküle zu verstehen. Die angegebene Zahl heißt Avogadro-Zahl. Sie wurde so festgelegt, dass X g von Teilchen der Masse X u möglichst genau 1 mol ergibt. Dabei ist u die atomare Masseneinheit. Somit gilt mit hoher Genauigkeit der früher exakt festgelegte Zusammenhang weiter, wonach 1 mol ¹²C-Atome eine Masse von 12 g hat.

Der für jeden Stoff spezifische Zusammenhang von Masse und Stoffmenge wird durch seine molare Masse $M$ angegeben. Diese ist der Quotient aus der Masse $m$ und der Stoffmenge $n$ und zugleich das Produkt aus der Teilchenmasse $m_{\text{M}}$ und der Avogadro-Konstanten $N_{\text{A}}$, die die Anzahl der Teilchen pro Mol angibt:

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

Siehe auch: Vorsätze für Maßeinheiten und wissenschaftliche Notation

Stoffmengen kleiner als 1 µmol (10⁻⁶ mol)

Das Einheitenzeichen µmol steht für Mikromol oder 0,000 001 mol

• 1.6e^-24 mol – Kleinstmögliche Stoffmenge $n_{\text{min}}$, bestehend aus einem einzigen Teilchen, z. B. aus einem ¹H-Wasserstoffatom oder Proton (mit $m_{\text{M}}$ = 1 u = 1.66e^-27 kg) oder einem Goldatom ¹⁹⁷Au (mit $m_{\text{M}}$ = 197 u = 3.27e^-25 kg). Für diese Menge gilt $n_{\text{min}}=1/N_{\text{A}}$.
• 10^–9–10^–12 mol – Fremdstoffanteil in einem Mol Silicium im Basismaterial der Halbleiterfertigung, gleichbedeutend mit einem Fremdatom pro eine Milliarde Silicium-Atome bis pro eine Billion Silicium-Atome

1 µmol bis 1 mmol (10⁻⁶ mol bis 10⁻³ mol)

• 1,5 µmol – dem Menschen täglich gegen Iodmangel zuzuführende Stoffmenge des Spurenelementes Iod (180–200 µg; 1 mol Iod wiegt 127 g)
• 10 µmol – Menge an Silber, die durch Zufuhr einer elektrischen Ladung von fast einer Amperesekunde (1 As) aus einer Silbernitrat-Lösung elektrochemisch abgeschieden wird gemäß

$\mathrm {Ag^{+}+e^{-}\longrightarrow Ag\downarrow } \ .$

Dazu nimmt jedes Silberion eine Elementarladung $e$ auf. Die Stoffmenge von $n$ Silberionen besteht aus $nN_{\mathrm {A} }$ Teilchen und wird durch die Ladungsmenge $nN_{\mathrm {A} }e$ in Silber überführt. Die Konstanten darin werden zur Faraday-Konstanten $N_{\mathrm {A} }e=F=96\,485{,}332\,1\mathrm {\tfrac {As}{mol}}$ zusammengefasst.

• 0,1 mmol – Stoffmenge eines Kohlenstoffkügelchens von 1 mm Durchmesser (Dichte 2,26 g/cm³; molare Masse 12 g/mol)
• 0,4 mmol – Stoffmengenanteil an Kohlenstoffdioxid (CO₂) in einem Mol Luft

1 mmol bis 1 mol (10⁻³ mol bis 10⁰ mol)

• 2,5 mmol – Anteil an Calciumcarbonat (oder einem äquivalenten Anteil an Magnesiumcarbonat) in einem Liter Wasser (1 $\ell$) mit der Wasserhärte 14 °dH
• 10 mmol – Anteil an Kohlenstoffmonoxid (CO) in einem Mol Luft, der nach einer Expositionsdauer von 8 min für den Menschen als potentiell letal erachtet wird
• 13 mmol – für den menschlichen Stoffwechsel im Ruhezustand pro Minute benötigte Menge an Sauerstoff (im Ruhezustand eines Erwachsenen beträgt das Atemvolumen pro Minute 7,5 $\ell$ Luft, dessen Sauerstoffgehalt geht durch die Atmung um 4 % zurück; Dichte des Sauerstoffs 1,43 g/$\ell$; molare Masse des Sauerstoffmoleküls 32 g/mol)
• 0,36 mol – Menge an HCl, die sich bei 20 °C in 1 mol Wasser lösen kann (Löslichkeit 720 g/$\ell$; molare Masse HCl 36,5 g/mol; molare Masse Wasser 18 g/mol). Das durch elektrolytische Dissoziation mögliche hohe Stoffmengenverhältnis 0,36 mol/mol bedeutet etwa so viel wie je 1 Ion H⁺ und Cl⁻ pro 3 Moleküle H₂O. Es übersteigt das Mengenverhältnis des aus der Luft lösbaren, nicht mit Wasser reagierenden Sauerstoffs mit 5 µmol/mol um fast fünf Zehnerpotenzen (Löslichkeit 9 mg/$\ell$).

1 mol bis 1 kmol (10⁰ mol bis 10³ mol)

• 1 mol – Stoffmenge von 12,0 g Kohlenstoff oder 16 g Methan oder 32 g Sauerstoff oder 44 g Kohlenstoffdioxid oder 18 g Wasser. Für die Verbrennung von Methan besagt die Reaktionsgleichung

$\mathrm {CH_{4}+2\ O_{2}\longrightarrow CO_{2}+2\ H_{2}O} :$

Aus 1 mol Methan und 2 mol Sauerstoff entsteht 1 mol Kohlenstoffdioxid und 2 mol Wasser. Das bedeutet umgerechnet auf Masse:

Aus 16 g Methan und 64 g Sauerstoff entsteht 44 g Kohlenstoffdioxid und 36 g Wasser.

• 1 mol – Menge eines jeden idealen Gases, das unter physikalischen Standardbedingungen (Temperatur 0 °C; Druck 1013 hPa) ein Volumen von 22,4 $\ell$ einnimmt (molares Volumen = 22,4 $\ell$/mol)
• 51,8 mol – Menge an Kohlenstoffatomen des wohl größten Moleküls der Welt (der Cullinan-Diamant mit 621 g)

Über 1 kmol (10³ mol)

• 67 kmol – Wenn durch Photosynthese ein Hektar Laubwald pro Jahr 12 Tonnen organische Stoffe in der Nettoprimärproduktion aufbaut gemäß der Netto-Reaktionsgleichung

$\mathrm {6\ CO_{2}\ +\ 6\ H_{2}O\ \longrightarrow \ C_{6}H_{12}O_{6}\ +6\ O_{2}} \,,$

so bindet 1 mol Glucose (C₆H₁₂O₆, molare Masse 180 g/mol) 6 mol Kohlenstoffdioxid (CO₂, molare Masse 44 g/mol). Umgerechnet werden mit der Erzeugung von 12 t Glucose 18 t Kohlenstoffdioxid gebunden. Allein dafür benötigt der Wald 7 t Wasser, und er gibt 13 t Sauerstoff ab.

• 2e⁸ mol – tägliche Erzeugung von NH₃ in einer großtechnischen Haber-Bosch-Anlage
• 7e¹⁶ mol – Kohlenstoffdioxid in der Erdatmosphäre (im Jahr 2008)