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Chemische Formelsprache einfach erklärt
Die chemische Formelsprache beschreibt Stoffe und Reaktionen mit international verwendeten Symbolen. Entscheidend ist, wo eine Zahl steht: Ein Index gehört zur Stoffformel, ein Koeffizient zählt ganze Teilchen oder Formeleinheiten.
Auf dieser Seite lernst du, Formeln zu entschlüsseln und Reaktionsgleichungen auszugleichen, ohne dabei die Stoffformeln zu verändern.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Elementsymbole bilden das Alphabet der Chemie
Jedes Element besitzt ein international verwendetes Elementsymbol. Der erste Buchstabe ist immer groß, ein zweiter Buchstabe immer klein: H steht für Wasserstoff, Fe für Eisen und Cl für Chlor.
Groß- und Kleinschreibung verändern die Bedeutung. Co ist das Symbol für das Element Cobalt. CO ist dagegen die Formel für Kohlenstoffmonoxid und enthält die beiden Elementsymbole C und O.
Chemische Formel
Eine chemische Formel gibt an, welche Atomsorten zu einem Stoff gehören und in welchem Zahlenverhältnis sie vorkommen. Sie bezeichnet eine Stoff- oder Teilchenart, nicht die Größe einer sichtbaren Stoffportion.
Beispiele:
Festeht für Eisen beziehungsweise ein Eisenatom auf der Teilchenebene.O₂beschreibt ein Sauerstoffmolekül aus zwei Sauerstoffatomen.H₂Obeschreibt ein Wassermolekül aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom.NaClbeschreibt bei Natriumchlorid ein Verhältnis von Natrium- zu Chlorid-Ionen von 1 : 1.
Die Position einer Zahl bestimmt ihre Bedeutung
Ein Index ist die kleine Zahl rechts unten hinter einem Elementsymbol oder einer Klammer. Er gehört fest zur Stoffformel. Fehlt der Index, wird 1 verstanden und nicht geschrieben.
Ein Koeffizient steht vor einer vollständigen Formel. Er gibt an, wie oft das ganze Teilchen oder die ganze Formeleinheit vorkommt. Auch der Koeffizient 1 wird weggelassen.
In 3 CO₂ ist 2 der Index und 3 der Koeffizient.
Ein CO₂-Molekül enthält ein C-Atom und zwei O-Atome. Der Koeffizient 3 vervielfacht die gesamte Formel:
- C-Atome: 3 · 1 = 3
- O-Atome: 3 · 2 = 6
3 CO₂ beschreibt also drei Kohlenstoffdioxidmoleküle mit insgesamt drei C-Atomen und sechs O-Atomen.
Klammern fassen eine Atomgruppe zusammen. In Ca₃(PO₄)₂ vervielfacht der Index 2 die ganze Gruppe PO₄:
- 3 Ca-Atome,
- 2 · 1 = 2 P-Atome,
- 2 · 4 = 8 O-Atome.
Index innen, Koeffizient vorn: Der Index verändert den Aufbau einer Formeleinheit. Der Koeffizient vervielfacht die vollständige Formel.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Der Index gehört zur . Ein Koeffizient steht der vollständigen Formel. In 4 H₂O gibt es insgesamt H-Atome und O-Atome.
Verschiedene Formeln beantworten verschiedene Fragen
Nicht jede chemische Formel zeigt dieselbe Art von Information.
Molekülformel
Eine Molekülformel nennt die Art und die genaue Anzahl der Atome in einem Molekül. Beispiele sind H₂O, CO₂ und N₂O₄.
Verhältnisformel
Eine Verhältnisformel gibt das kleinste Zahlenverhältnis der Ionen in einem Salz an. NaCl bedeutet 1 : 1, MgCl₂ bedeutet 1 : 2 und Fe₂O₃ bedeutet 2 : 3.
Eine Strukturformel zeigt zusätzlich, wie Atome angeordnet und miteinander verbunden sind. Eine Reaktionsgleichung verbindet dagegen mehrere Stoffformeln und beschreibt eine Stoffumwandlung.
Molekül- und Verhältnisformeln darfst du nicht gleich deuten: CO₂ beschreibt die Zusammensetzung eines einzelnen Moleküls. NaCl bezeichnet kein einzelnes NaCl-Molekül, sondern das Zahlenverhältnis der Ionen im Salz.
Aus Stoffnamen werden Formeln
Bei Molekülverbindungen aus Nichtmetallen zeigen Zahlpräfixe häufig die Atomanzahl an:
- mono = 1,
- di = 2,
- tri = 3,
- tetra = 4,
- penta = 5.
Am Anfang eines Namens wird „mono“ gewöhnlich weggelassen. Deshalb wird Kohlenstoffmonoxid als CO, Kohlenstoffdioxid als CO₂ und Distickstofftetraoxid als N₂O₄ geschrieben.
Bei Salzen muss das Zahlenverhältnis der Ionen insgesamt elektrisch ausgeglichen sein. Drei Bromid-Ionen mit jeweils einfacher negativer Ladung gleichen ein dreifach positiv geladenes Eisen-Ion aus. Daher lautet die Verhältnisformel von Eisen(III)-bromid FeBr₃.
Bei Magnesiumoxid gleichen sich ein zweifach positiv geladenes Magnesium-Ion und ein zweifach negativ geladenes Oxid-Ion im Verhältnis 1 : 1 aus. Die gekürzte Formel lautet daher MgO, nicht Mg₂O₂.
Das Bilden von Verhältnisformeln über Wertigkeiten oder Ionenladungen ist ein schulisches Verfahren. Verwende beim Aufstellen einer Reaktionsgleichung nur Stoffformeln, deren Zusammensetzung bereits feststeht. Beim späteren Ausgleichen werden diese Formeln nicht mehr verändert.
Reaktionsgleichungen zeigen Stoffumwandlungen
Eine Reaktionsgleichung beschreibt, welche Stoffe reagieren und welche Stoffe entstehen:
- Edukte stehen links.
- Produkte stehen rechts.
- Der Reaktionspfeil zeigt von den Edukten zu den Produkten.
Bei der Reaktion von Zink und Schwefel zu Zinksulfid lautet die Wortgleichung:
Zink + Schwefel → Zinksulfid
Die Formelgleichung lautet:
Zn + S → ZnS
Der Reaktionspfeil ist kein mathematisches Gleichheitszeichen. Links und rechts stehen unterschiedliche Stoffe. Erhalten bleibt aber die Anzahl der Atome jeder Atomsorte: Die Atome werden bei der Reaktion neu angeordnet, nicht erzeugt oder vernichtet.
Eine Reaktionsgleichung ist ausgeglichen, wenn links und rechts von jeder Atomsorte gleich viele Atome stehen.
So gleichst du eine Reaktionsgleichung aus
Gehe in dieser Reihenfolge vor:
- Bestimme Edukte und Produkte in einer Wortgleichung.
- Setze die korrekten, unveränderten Stoffformeln ein.
- Zähle für jede Atomsorte die Atome links und rechts.
- Setze ganze Koeffizienten vor die Formeln.
- Kürze alle Koeffizienten auf das kleinste ganzzahlige Verhältnis.
- Kontrolliere jede Atomsorte erneut.
Beim Ausgleichen darfst du nur Koeffizienten verändern. Änderst du einen Index, bezeichnest du einen anderen Stoff.
Methan verbrennt mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.
Unausgeglichene Gleichung:
CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O
Zuerst wird Wasserstoff ausgeglichen. Links enthält CH₄ vier H-Atome, rechts enthält ein H₂O nur zwei. Deshalb kommt vor Wasser der Koeffizient 2:
CH₄ + O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Rechts stehen nun vier O-Atome: zwei in CO₂ und 2 · 1 = 2 in den zwei Wassermolekülen. Links werden deshalb zwei Sauerstoffmoleküle benötigt:
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Kontrolle:
| Atomsorte | Edukte | Produkte |
|---|---|---|
| C | 1 | 1 |
| H | 4 | 2 · 2 = 4 |
| O | 2 · 2 = 4 | 2 + 2 · 1 = 4 |
Alle Atomzahlen stimmen überein. Die Koeffizienten 1 : 2 : 1 : 2 sind bereits das kleinste ganzzahlige Verhältnis.
Wenn Sauerstoff sowohl in Verbindungen als auch als elementares O₂ vorkommt, ist es oft hilfreich, ihn zuletzt auszugleichen.
Wende die Methode selbst an
Gleiche die Verbrennung von C₂H₆O aus. Die korrekten Stoffformeln stehen bereits fest:
C₂H₆O + O₂ → CO₂ + H₂O
Bearbeite zuerst Kohlenstoff, dann Wasserstoff und zuletzt Sauerstoff.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Chemische Formelsprache
- Elementsymbole: Atomsorten erkennen und Großschreibung beachten
- Stoffformeln: Zusammensetzung mit Indizes darstellen
- Koeffizienten: ganze Teilchen oder Formeleinheiten zählen
- Formelarten: Molekülformeln und Verhältnisformeln unterscheiden
- Reaktionsgleichungen: Edukte und Produkte verbinden
- Atombilanz: nur Koeffizienten verändern und jede Atomsorte prüfen
Abschluss-Check
Wenn du unsicher bist, arbeite immer mit einer Atombilanz: Formeln unverändert lassen, Koeffizienten setzen, jede Atomsorte zählen und am Ende kürzen.