Chemie Test – Summenformel und Verhältnisformel

1) Zuerst soll der Unterschied zwischen Summenformel und Verhältnisformel geklärt werden.  Eine Summenformel gibt die exakte Anzahl der einzelnen Atomsorten im Molekül an (z.B. H₂O₂), während die Verhältnisformel das Zahlenverhältnis der einzelnen Atomsorten angibt (z.B. HO). Daher ist die Angabe einer Summenformel für Molekül auch genauer, als die Verhältnisformel. 

2)  Die Summenformel wird ausschlielich bei Ionenverbindungen (Salzen) und Metallen angewandt. So kann man sich merken, dass bei allen "Stoffen", die aus einem Metallgitter oder Ionengitter aufgebaut sind, die Verhältnisformel angewandt wird. 

3) Für die Ermittlung der Verhältnisformel bei Salzen, benötigt man die Massen m und die Elemente, die miteinander reagieren.  Beispiel: Es reagieren 8 g Kupfer und 2 g Schwefel zu einer neuen Verbindung. Zuerst berechnet man die Stoffmenge n der beiden eingesetzen Elemente (n(Cu) = 0,125 mol und n(S) = 0,0625 mol) und bildet den Quotienten n(Cu) : n(S) = 2 :1 und erhält die Verhältnisformel der Verbindung Cu₂S

4)  Die Verhältnisformel eines Salzes kann aber auch bestimmt werden, wenn die Ladung der Kationen und Anionen angegeben werden, die miteinander reagieren. Beim Bestimmen der Verhältnisformel hilft, dass sich die Summe der positiven und negativen Ladungen der Ionen gegenseitig aufheben, d.h. die Gesamtladung (aus Kation und Anion) eines Salzes ist ungleich Null. 

5)  Aus einer Elementaranalyse lässt sich das Verhältnis der Atomsorten in einer Verbindung zueinander ermitteln. So ergibt z.B. die Elementaranalyse für Ethanol für die Massen m(C) : m(H) : m (O) ein Verhältnis von 2 : 6 : 1. Aus dieser Angabe kann nun die Summenformel für Ethanol ermittelt werden C₂H₆O oder C₂H₅OH oder CH₃CH₂OH . Dies kann für alle Moleküle angewendet werden, sobald man die Verhältnisformel kennt, kann man auch auf die Summenformel schließen.

6) Beispiel für die Ermittlung einer Verhältnisformel. Gegeben ist das Kation Na+ und das Anion Cl-.  Es gibt viele Formeln, die die nun die Verhältnisformel ermitteln können, die weitgehend unnötig sind. Die einfachste Methode ist immer noch der sogenannte Überkreuz-Tausch. Dabei entspricht die Zahl der Kationen der Wertigkeit des Anions und umgekehrt (Kürzen nicht vergessen).

7) Nächstes Beispiel:  Wir wollen nun die Verhältnisformel von Aluminiumoxid ermitteln, Al3+ ist dreiwertig und O2- ist zweiwertig, damit erhalten wir als Verhältnisformel für Aluminiumoxid Al₃O₂.

8) Gegeben sind die beiden Stoffe Ethin (C₂H₂) und Benzol (C₆H₆). Beide Stoffe haben also die gleiche Verhältnisformel, aber unterschiedliche Summenformeln. 

9)  Mit Hilfe der Angabe der molaren Masse einer Verbindung und deren Verhältnisformel kann niemals die Summenformel bestimmt werden.

10)  Bisher sind nur sog. binäre Verbindungen betrachtet worden, d.h. Verbindungen, die nur aus zwei verschiedenen Atomsorten bestehen. Der Bestimmung der Verhältnisformel für kompliziertere Verbinungen ist aber auch nicht schwieriger und läuft genauso. Beispiel: Magnesiumphosphat: (Mg)2+ (zweiwertig) und (PO₄)3- (dreiwertig) ergibt Mg₃(PO₄)₂