Summenformel

Dieser Artikel erläutert chemische Summenformeln. Für Summenformeln in der Mathematik siehe Formelsammlung Algebra.

Eine Summenformel, auch Molekülformel (oft auch unpräzise Chemismus), dient in der Chemie dazu, die Anzahl der gleichartigen Atome eines Moleküls oder die Formeleinheit eines Salzes anzugeben. Sie gibt also das Teilchenzahlenverhältnis an.

Inhaltsverzeichnis

1 Aufbau
- 1.1 Sortierung
2 Beispiele für Summenformeln in der Chemie
3 Zur Geschichte der Summenformeln
4 Zum Unterschied Summenformel und Strukturformel
5 Zur Bedeutung von Summenformeln
6 Siehe auch

Aufbau

Die Summenformel eines Stoffes besteht aus den Symbolen der enthaltenen chemischen Elemente und kleinen, tiefgestellten Ziffern für deren Zahlen- bzw. Stoffmengenverhältnisse in dieser Verbindung. Diese Anzahl der Atome steht als Index immer rechts unterhalb der Atombezeichnung, wobei die Ziffer „1“ nicht ausgeschrieben wird.

Sortierung

Das Element höherer Elektronegativität (im Periodensystem in der Regel weiter rechts oder oben) steht in der Summenformel wie auch im Namen des Stoffes üblicherweise rechts von einem Element niedrigerer Elektronegativität. Bspw. wird Kochsalz (Natriumchlorid) i. a. als ‚NaCl‘ und nicht als ‚ClNa‘ geschrieben.

In Tabellenwerken und Datenbanken wird jedoch – insbesondere bei organischen Verbindungen – zumeist das Hill-System bevorzugt, das Kohlenstoffe vor Wasserstoff und alle anderen Atomsymbole streng alphabetisch sortiert.

Beispiele für Summenformeln in der Chemie

Strukturformel der Schwefelsäure – ihre Summen- / Verhältnisformel lautet:H2SO4

Strukturformel der Schwefelsäure – ihre Summen- / Verhältnisformel lautet:H₂SO₄

NaCl, Kochsalz, besteht aus Natrium- und Chlor-Ionen im Mengenverhältnis 1:1,
H₂O, ein Wasser-Molekül besteht aus genau zwei Wasserstoff-Atomen (H) und einem Sauerstoff-Atom (O) (Atomzahlenverhältnis 2:1),
H₂SO₄, ein Schwefelsäure-Molekül, besteht aus genau zwei Wasserstoff-Atomen, einem Schwefel-Atom (S) und 4 Sauerstoff-Atomen (Atomzahlenverhältnis 2:1:4).

Bei einfachen Verbindungen ist die Molekül-/Summenformel die gleiche wie die Verhältnisformel, die das kleinstmögliche Zahlenverhältnis angibt.

Zur Geschichte der Summenformeln

Berzelius-Statue im Berzelii Park (Stockholm)

Schon die Alchimisten symbolisierten Stoffe in Form verschiedenster Zeichen. Jöns Jakob Berzelius führte eine bis heute gebräuchliche Symbolschreibweise ein: Die Elemente werden durch den oder die beiden Anfangsbuchstaben des lateinischen Namens des Elementes gebildet, z. B.:

H für Wasserstoff (hydrogenium),
O für Sauerstoff (oxygenium),
Fe für Eisen (ferrum),
Au für Gold (aurum) und
Hg für Quecksilber (hydrargyrum)

Zum Unterschied Summenformel und Strukturformel

Kochsalzkristall im Modell

Wenn sich – wie im Kochsalz – Elemente im Mengenverhältnis 1:1 verbinden, bestehen Kochsalzteilchen dann aus jeweils nur zwei Atomen? Die Summenformel sagt nichts über die Struktur einer Verbindung aus Ionen oder auch eines Moleküls aus. Dazu wird die Strukturformel verwendet (Bei einfachen Molekülen reicht die Summenformel jedoch für eine eindeutige Beschreibung des Moleküls aus).

Zur Bedeutung von Summenformeln

Summenformeln sagen etwas über die Stoffmengenverhältnisse aus, in denen sich Elemente bei chemischen Reaktionen zu Verbindungen zusammenfinden. Die Ausgangs- und Endstoffe der Reaktion (Edukte und Produkte) werden im Reaktionsschema in der Regel in Form von Summenformeln eingebaut (In der Regel werden hier die üblichen Summenformeln benutzt, die sich aus den Symbolen der beteiligten Elemente bzw. Atomsorten und kleinen tiefgestellten Zahlen (Indizes) zusammensetzen). Letztere geben die Verhältnisse der Atomanzahlen bzw. Stoffmengen n der Elemente in ihren jeweiligen Verbindungen wieder:

In Kochsalz (Natriumchlorid) ist das Stoffmengenverhältnis von Natrium zu Chlor n(Na) : n(Cl) = 1 : 1 (vgl. Abbildung): je ein Mol Natrium = 23 g und 1 Mol Chlor-Atome = 35,45 g ergeben also ein Mol Kochsalz, Stoffmengen-Verhältnis 1:1,
im Wasser H₂O ist es n(H) : n(O) = 2 : 1,
im Aluminiumoxid Al₂O₃ n(Al) : n(O) = 2 : 3 und
im Hexan C₆H₁₄ n(C) : n(H) = 6 : 14 = 3 : 7 (Die Verhältnisformel des gleichen Moleküls wäre daher C₃H₇ , Hexan hat hingegen die Strukturformel CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, was zeigt, dass eine Kette von 6 Kohlenstoffatomen und 14 Wasserstoffatomen vorliegt.).