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Summenformel lesen und aufstellen – einfach erklärt
Eine Summenformel zeigt, welche Elementsorten in einem Stoff vorkommen und in welchem Zahlenverhältnis ihre Teilchenbausteine stehen. Bei einem Molekül nennt sie außerdem die tatsächliche Anzahl der Atome jeder Sorte. So bedeutet $\mathrm{H_2O}$: zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom pro Wassermolekül.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
So liest du eine Summenformel
Eine Summenformel besteht aus Elementsymbolen und kleinen, tiefgestellten Zahlen. Diese Zahlen heißen Indizes. Ein Index gehört immer zu dem Elementsymbol direkt vor ihm.
Index
Ein Index gibt an, wie oft das unmittelbar davorstehende Element in der Formeleinheit oder im Molekül vorkommt. Der Index 1 wird nicht geschrieben.
In $\mathrm{H_2SO_4}$ steht der Index 2 hinter H und der Index 4 hinter O. Hinter S steht keine Zahl, also gilt dort der Index 1. Die Formel enthält damit H, S und O im Verhältnis $2:1:4$.
Verwechsle den Index nicht mit einer Zahl vor der Formel. In $2\,\mathrm{H_2O}$ bezieht sich die 2 vor der Formel auf zwei Wassermoleküle. Jedes einzelne Wassermolekül enthält weiterhin zwei H-Atome und ein O-Atom.
Was die Formel zeigt – und was nicht
Die Summenformel beschreibt die Zusammensetzung. Sie zeigt Atomsorten, Atomanzahlen beziehungsweise Zahlenverhältnisse. Daraus lassen sich Stoffmengenverhältnisse für chemische Rechnungen ablesen.
Sie zeigt jedoch weder die Verknüpfung der Atome noch ihre räumliche Anordnung. Auch der Bindungstyp lässt sich aus einer Summenformel allein nicht sicher ablesen.
Summenformel = Zusammensetzung. Strukturformel = zusätzliche Information über Verknüpfung und Bindungen.
$\mathrm{NaCl}$ bedeutet bei Natriumchlorid ein Verhältnis von Natrium zu Chlor von $1:1$. Die Formel behauptet nicht, Kochsalz bestehe aus einzelnen Molekülen mit genau zwei Atomen; die Struktur des Ionensystems bleibt offen.
Molekülformel und Verhältnisformel unterscheiden
Bei einem molekularen Stoff nennt man die Summenformel auch Molekülformel. Sie gibt die tatsächliche Anzahl der Atome jeder Sorte in einem Molekül an. $\mathrm{H_2O_2}$ enthält zum Beispiel zwei H- und zwei O-Atome pro Molekül.
Eine Verhältnisformel gibt nur das kleinste ganzzahlige Verhältnis der Atomsorten an. Aus dem Verhältnis $2:2$ wird nach dem Kürzen $1:1$. Die Verhältnisformel zu $\mathrm{H_2O_2}$ lautet daher $\mathrm{HO}$.
Hexan besitzt die Molekülformel $\mathrm{C_6H_{14}}$. Das Verhältnis $6:14$ lässt sich durch 2 zu $3:7$ kürzen. Die Verhältnisformel wäre $\mathrm{C_3H_7}$. Sie beschreibt nur das Verhältnis und kein vollständiges Hexanmolekül.
Eine einfache Summenformel aufstellen
Wenn die beteiligten Elemente und ihre Oxidationszahlen vorgegeben sind, kannst du die Indizes durch Ladungsausgleich bestimmen. Die Oxidationszahl ist eine formale Zahl, mit der sich der Ausgleich prüfen lässt.
- Schreibe die Elementsymbole in der üblichen Reihenfolge. Häufig steht das Element mit der niedrigeren Elektronegativität links. Bei einfachen Ionenverbindungen steht das positive Ion vor dem negativen.
- Notiere die vorgegebenen Oxidationszahlen.
- Wähle die kleinsten ganzzahligen Indizes so, dass die gewichtete Summe bei einem neutralen Teilchen 0 ergibt.
- Schreibe einen Index 1 nicht mit.
Gesucht ist die Formel von Eisen(III)-oxid. Vorgegeben sind Fe mit $+\mathrm{III}$ und O mit $-\mathrm{II}$.
Mit je einem Baustein wäre die Summe $+3-2=+1$ und damit nicht 0. Zwei Fe-Bausteine liefern insgesamt $2\cdot(+3)=+6$. Drei O-Bausteine liefern $3\cdot(-2)=-6$.
$$2\cdot(+3)+3\cdot(-2)=0$$
Die kleinsten passenden Indizes sind 2 und 3. Das Ergebnis lautet $\mathrm{Fe_2O_3}$.
Für Wasser sind H mit $+\mathrm I$ und O mit $-\mathrm{II}$ vorgegeben. Zwei H-Atome gleichen ein O-Atom aus:
$$2\cdot(+1)+1\cdot(-2)=0$$
Daraus folgt $\mathrm{H_2O_1}$; der Index 1 wird weggelassen. Die Summenformel lautet $\mathrm{H_2O}$.
Die Oxidationszahlen müssen für dieses Verfahren bekannt oder zuvor korrekt bestimmt worden sein. Bei geladenen Teilchen ergibt ihre gewichtete Summe nicht 0, sondern die Gesamtladung. Diese Seite übt den Ausgleich für neutrale Beispiele mit vorgegebenen Oxidationszahlen.
Typische Fehler sicher vermeiden
- Fehlender Index: Keine Zahl bedeutet 1, nicht 0.
- Falscher Bezug: Ein Index zählt nur das unmittelbar davorstehende Element.
- Zu früh gekürzt: Bei einer Molekülformel darfst du die tatsächlichen Atomanzahlen nicht einfach zur Verhältnisformel kürzen.
- Struktur hineinlesen: Die Summenformel zeigt keine Bindungsstriche und keine räumliche Anordnung.
- Ausgleich nicht geprüft: Multipliziere jeden Index mit der zugehörigen Oxidationszahl und addiere erst danach.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
In $\mathrm{CO_2}$ kommen die Elemente und vor. Hinter C steht kein Index, also gilt dort . Der Index 2 gehört unmittelbar zu . Die Formel beschreibt die .
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Summenformel
- lesen: Elementsymbole und Indizes
- verstehen: Zusammensetzung und Zahlenverhältnis
- unterscheiden: Molekül-, Verhältnis- und Strukturformel
- aufstellen: Oxidationszahlen gewichten und ausgleichen
- prüfen: Index 1 weglassen und Aussagegrenze beachten