Chemische Formeln – Schreibweise und Wiedergabe

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

Summenformel

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.

Molekülformel

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.

Verhältnisformel

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.

Valenzstrichformel

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)

Strukturformel

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

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