Stoffmenge (amount of substance)

Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-09-03)

Die Stoffmenge beschreibt die Anzahl der Teilchen (Atome, Moleküle, Ionen) in einer Substanz. Sie ist eine der sieben SI-Basisgrößen und in der Elektrotechnik hauptsächlich bei elektrochemischen Prozessen relevant.

1 Formelzeichen und Einheit

Das Formelzeichen der Stoffmenge ist $n$ .
Ihre Einheit (SI-Basiseinheit) ist das Mol mit dem Einheitenzeichen $mol$ .

[n] = mol

Definition über die Avogadro-Konstante:

N_{A} = 6, 022 \cdot 1 0^{23} mo l^{- 1}

Ein Mol enthält $N_{A}$ Teilchen.

2 Praxis-/Rechenbeispiele

Mit der Lichtstärke werden in den ET-Grundlagen keine Berechnungen angestellt. Sie kommt hier primär vor, weil ich die SI-Basisgrößen vollständig unterbringen wollte. Dennoch folgen für interessierte einige Berechnungsbeispiele.

2.1 Elektrolyse (Faraday-Gesetze)

Bei der Elektrolyse werden pro Mol einwertiger Ionen $F = 96, 485 kC$ (Faraday-Konstante) benötigt:

Q = n \cdot z \cdot F

Beispiel: Abscheidung von $n = 0, 1 mol$ Kupfer (zweifach ionisiert, $z = 2$ ):

Q = 0, 1 mol \cdot 2 \cdot 96, 485 kC/mol = \underline{19, 3 kC}

2.2 Batteriekapazität

Theoretische Kapazität einer Zink-Kohle-Batterie:

Q = n_{Z n} \cdot z \cdot F = n_{Z n} \cdot 2 \cdot 96, 485 kC/mol

Bei $n_{Z n} = 0, 05 mol$ Zink: $Q = \underline{9, 6 kC} = 2, 7 Ah$

3 Gängige Größenordnungen

Elektrolyse im Labor: $n \approx 1 0^{- 3}$ bis $1 0^{- 1} mol$
Batterien (Aktivmaterial): $n \approx 0, 1$ bis $10 mol$
Industrielle Elektrolyse: $n \approx 10$ bis $1 0^{4} mol$
Brennstoffzellen: $n \approx 1 0^{- 6}$ bis $1 mol/s$ (Durchflussrate)

4 Formulierungsbeispiele

„Die Elektrolyse setzt $0, 2 mol$ Wasserstoff frei.”
„Pro Mol Elektronen fließt eine Ladung von $96, 5 kC$ .”
„Die Batterie enthält $2, 5 mol$ Aktivmaterial.”

5 Verwandte Größen

Ladung über die Faraday-Konstante:

Q = n \cdot z \cdot F

Teilchenzahl:

N = n \cdot N_{A}

Masse über die molare Masse:

m = n \cdot M

6 Verwandte Bauteile

Batterie: Stoffmenge des Aktivmaterials bestimmt Kapazität
Akkumulator: Elektrochemische Reaktionen basieren auf Stoffmengen

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