In der Chemie werden alle Stoffe (Metalle, Salze, u.s.w) durch verschiedene Formeln wiedergegeben. Je nachdem, welcher Aspekt (Struktur, Zusammensetzung, räumliche Anordnung) mit Hilfe der Formel wiedergeben werden soll, werden unterschiedliche Formelschreibweisen verwendet. Die am häufigsten verwendeten Formeln zur Wiedergabe von Stoffen sind die Summenformel (bei molekularen Stoffen als Molekülformel bezeichnet), die Verhältnisformel, die Valenzstrichformel und die Strukturformel
Mit Hilfe der Summenformel (manchmal auch als Bruttoformel bezeichnet) werden Anzahl der Atome und Atomsorte einer chemischen Verbindung angeben. Dabei gibt eine Summenformel das Stoffmengenverhältnis (Teilchenverhältnis) der Teilchen an, die in dem Stoff enthalten sind.
Beispiele für Summenformel sind: H2O, H2O2.
Da die Summenformel das Stoffmengenverhältnis wiedergibt, dient die Summenformel als Grundlage für alle stöchiometrische Berechnungen bzw. dem Aufstellen von Reaktionsgleichungen. Mit Hilfe der Summenformel kann aber nichts über den Bindungstypen bzw. die Struktur eines Stoffes ausgesagt werden.
Der Begriff “Molekülformel” wird relativ selten verwendet, da die Molekülformel nichts anderes darstellt, als die Summenformel für molekulare Stoffe (also Stoffe, bei denen nur Atombindungen vorliegen). Die Molekülformel gibt wie die Summenformel die absolute Anzahl der Atome und Atomsorten in einem Molekül wieder.
Summenformeln geben die absolute Anzahl aller Atomsorten wieder, eine Verhältnisformel hingeben gibt an, in welchem (relativen) Zahlenverhältnis einzelne Atomsorten in einer chemischen Verbindung vorliegen. Beispiel H2O2 (Summenformel) => HO (Verhältnisformel). Eine Verhältnisformel gibt daher nur das kleinstmögliche Zahlenverhältnis von Atomsorten in einer Verbindung an. Die Verhältnisformel hat keine wesentliche Aussagekraft, daher wird sie im Schulunterricht kaum verwendet. Die Verhältnisformel taucht aber immer auf, wenn unbekannten Verbindungen “untersucht werden”. Summenformeln für unbekannte Verbindungen “schnell” zu ermitteln, ist fast unmöglich. Mit Hilfe der Elementaranalyse kann (vor allem organische Verbindungen) die Verhältnisformel der unbekannten Verbindung ermittelt werden.
Die Valenzstrichformel ist eine “Weiterführung” der Valenzstrichformel soll nicht nur die absolute Anzahl aller Atomsorten in einer Verbindung wiedergegeben werden, sondern die chemischen Bindungen zwischen den Atomen zweidimensional dargestellt werden. Die Valenzstrichformel ist die Vorstufe der Strukturformel, die eine Verbindung (mit all ihren Bindungen) dreidimensional darstellt. Mit Hilfe der Valenzstrichformel werden auch Einfach- oder Mehrfachbindungen und Valenzelektronen in einer Verbindung dargestellt. In der Valenzstrichformel werden (bindende) Elektronenpaare durch Valenzstriche wiedergegeben, wobei ein Strich zwei Elektronen symbolisiert. Die nichtbindenden Valenzelektronen der einzelnen Atome werden ebenfalls mit Hilfe von Valenzstrichen dargestellt (siehe Kapitel: Herleitung von Valenzstrichformeln)
Die Strukturformel ist eine Weiterführung der Valenzstrichformel und dient der dreidimensionalen Darstellungen von Verbindungen. Strukturformeln werden überwiegend in der organischen Chemie verwendet (v.a. in der Stereochemie), da in diesem Teilgebiet der Chemie Summenformeln zu wenig aussagekräftig sind. Die Summenformel gibt nur die absolute Anzahl von Atomsorten in einer Verbindung wieder, während Strukturformeln zeigen, wie die Atome miteinander verbunden sind und räumlich orientiert sind.
In der organischen Chemie verwendet man aber oft auch die sogenannte “vereinfachte Strukturformel”. Hier werden einzelne “Molekülbausteine” zusammengefasst, beispielsweise folgendermaßen wiedergeben: Ethanol: CH3CH2OH
Eine chemische Formel ist eine Art von Kurzschrift, die die Art und Anzahl der Atome in einer chemischen Verbindung zeigt.
Die Subskriptzahl in einer chemischen Formel gibt die Anzahl der Atome des vorhergehenden Elements in der Verbindung an.
Die Vereinfachte Molekülformel gibt das Verhältnis der Atome eines Elementes zu einem anderen an, nicht die tatsächliche Anzahl.
Die chemische Formel für Wasser ist H2O. Sie zeigt, dass ein Wassermolekül aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht.
Die empirische Formel ist die einfachste Verhältnisformel von Atomen in einer Verbindung, während die Molekularformel die tatsächliche Anzahl von Atomen jedes Elements in einem Molekül der Substanz angibt.
Die chemische Formel für eine Verbindung aus Natrium und Chlor wäre NaCl. Sie zeigt, dass ein Molekül aus einem Atom Natrium und einem Atom Chlor besteht.
Die strukturelle Formel zeigt die Anordnung der Atome in einer Molekülstruktur, während die Molekularformel nur die Anzahl und Art der Atome beschreibt, gibt aber keine Informationen über die Anordnung der Atome.
Ein Koeffizient vor einer chemischen Formel gibt die Anzahl der Moleküle dieser Verbindung in der chemischen Reaktion an.
Für eine einfache ionische Verbindung schreibt man zuerst das Symbol des positiven Ions (Metall), dann das des negativen Ions (Nichtmetall). Wenn mehr als ein Ion des gleichen Typs vorhanden ist, wird dies durch eine Subskript Zahl hinter dem Elementsymbol angezeigt.
Eine chemische Formel kann zeigen, ob eine Verbindung aus ionischen Bindungen (zwischen Metall und Nichtmetall) oder kovalenten Bindungen (zwischen Nichtmetallen) besteht.