Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Das Mol ist die Stoffmenge eines Systems, das aus ebensoviel Einzelteilchen besteht, wie Atome in 0,012 Kilogramm des Kohlenstoffnuklids ¹²C enthalten sind. Bei Benutzung des Mol müssen die Einzelteilchen spezifiziert sein und können Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen sowie andere Teilchen oder Gruppen solcher Teilchen genau angegebener Zusammensetzung sein.

Das Mol ist eigentlich nichts weiter als die Umschreibung einer sehr großen Zahl: Es gibt die Anzahl der Teilchen in der Masse eines Stoffes an, die seiner Atommasse in g entspricht – also bei Kohlenstoff (Atommasse 12 ) die Anzahl der Teilchen in 12 g. Dies sind immer gleich viele Teilchen – rund 6,022 x 10²³. Dieser Zahlenwert heißt Avogadro-Konstante (N_A). Was also ist nun 1 Mol? Eine Menge, bestehend aus N_A Teilchen. Es ist eine Einheit, die für die Chemie geschaffen wurde, um die Wechselwirkung von Teilchen in chemischen Reaktionen erfassen zu können.

Um das Mol darzustellen, muss man also Teilchen zählen. Beim Avogadro-Projekt der PTB sind es die Teilchen in einem Silizium-Kristall. Das Ziel des Projektes ist es, einen so reinen Kristall herzustellen bzw. so gute Zählmethoden zu entwickeln, dass es genügt, von einer kleinen Teilmenge hochzurechnen: Man zähle die Teilchen in einem Teil des Kristalls und errechne daraus die Anzahl der Teilchen in einem Mol Silizium.

Dabei müssen noch einige Probleme ausgeschaltet werden, z. B. dass an bestimmten Stellen eines solchen Kristalls fremde oder gar keine Atome sitzen. Ist die Aufgabe gelöst, dann haben die Forscher gleich zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen: Sie haben erstens eine sehr genaue Methode entwickelt, um das Mol darzustellen, und zweitens eine neue Methode zur Realisierung der SI-Basiseinheit Kilogramm auf der Grundlage der Naturkonstanten N_A. Bisher werden beide Einheiten durch Vergleiche realisiert: Ein unbekanntes Massestück vergleicht man mit einem http://www.ptb.de/de/wegweiser/einheiten/si/kilogramm.htmlKilogramm -Prototyp, und um die molare Masse eines Stoffes zu ermitteln, vergleicht man ihn mit der molaren Masse von Kohlenstoff (¹²C), die man mit Massenspektrometern sehr genau feststellen kann.