Aufstellen einer Summenformel

Aufstellen einer chemischen Formel in der Chemie

Hast du dich schon einmal gefragt, woher die kleine Zwei von $\ce{H2O}$ kommt und was sie zu bedeuten hat? Anhand der Summenformeln von chemischen Verbindungen kannst du allerhand Informationen bekommen. Was eine Summenformel ist, wie sie aufgebaut ist und wie du die Summenformeln von chemischen Verbindungen aufstellst, erklären wir dir im folgenden Text.

Was ist eine Summenformel? – Definition

Mit einer Summenformel kannst du die Art und Anzahl der Atome einer chemischen Verbindung ablesen. Wasser wird mit der Summenformel $\ce{H2O}$ beschrieben. Aus dieser Summenformel kannst du nun ablesen, dass das Molekül Wasser aus zwei Wasserstoffatomen $\left( \ce{H} \right)$ und einem Sauerstoffatom $\left( \ce{O} \right)$ besteht. Eine Summenformel wird auch Molekülformel genannt, wenn es sich bei der chemischen Verbindung um ein Molekül handelt.

Aufbau einer Summenformel

Eine Summenformel besteht aus den einzelnen Elementsymbolen der Verbindung. Die Anzahl der Atome, die eine chemische Verbindung enthält, wird über die tiefgestellte Zahl angezeigt. Diese tiefgestellte Zahl wird als Index bezeichnet. Der Index wird rechts unten neben das Elementsymbol geschrieben. Beim Wasserstoffmolekül sieht das dann so aus: $\ce{H2}$.

Um den Aufbau einer Summenformel zu verstehen, schauen wir uns das Molekül Wasser an. Dieses besteht aus den Elementen Wasserstoff $\left( \ce{H} \right)$ und Sauerstoff $\left( \ce{O} \right)$. Da Wasser aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht, wird rechts unten neben dem $\ce{H}$ als Index eine kleine, tiefgestellte Zwei geschrieben. Hier siehst du die Summenformel von Wasser:

${\overbrace{\ce{H2}}^{\text{zwei H-Atome}} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{\text{ein O-Atom}}}$

Summenformel aufstellen – Schritt für Schritt

Bisher hast du gelernt, dass eine Summenformel die Art und Anzahl der Atome wiedergibt. Doch wie kommt man nun auf die Summenformel einer Verbindung?

Am Beispiel von Wasser ist dir eine Schritt-für-Schritt-Anleitung gezeigt, wie du eine Summenformel zu einem Molekül richtig aufstellen kannst.

1. Als Erstes schreibst du die Elementsymbole der Atome aus der chemischen Verbindung auf. Wasser besteht aus Wasserstoff und Sauerstoff. Die zugehörigen Elementsymbole, die du aufschreibst, heißen $\ce{H}$ für Wasserstoff und $\ce{O}$ für Sauerstoff.
   
   $ {\overbrace{\ce{H}}^{\text{Wasserstoff}} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{\text{Sauerstoff}}}$

2. Als Zweites ermittelst du die stöchiometrischen Wertigkeiten der Elemente in der chemischen Verbindung. Die Wertigkeiten der Elemente entsprechen meist der Hauptgruppennummer, in der sie sich befinden. Sauerstoff bildet eine Ausnahme und besitzt immer eine Wertigkeit von zwei. Wasserstoff befindet sich in der ersten Hauptgruppe – also hat Wasserstoff die Wertigkeit eins. Die Wertigkeiten der Elemente schreibst du über das Elementsymbol.
   
   ${\overbrace{\ce{H}}^{1} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{2}}$

3. Als Drittes bildest du das kleinste gemeinsame Vielfache $\left( \text{kgV} \right)$ der beiden Wertigkeiten. Von Wasserstoff und Sauerstoff ist das kleinste gemeinsame Vielfache zwei.
   
   $\text{kgV}\left(2,1\right) = 2$

4. Als Viertes berechnest du die Indizes der Elemente mithilfe des kleinsten gemeinsamen Vielfachen aus. Dazu dividierst du das kgV durch die Wertigkeit des Elements:
   
   $\text{Index} = \dfrac {\text{kgV}}{\text{Wertigkeit des Elements}}$
   
   Für die Elemente Wasserstoff $\left( \ce{H} \right)$ und Sauerstoff $\left( \ce{O} \right)$ im Molekül Wasser ergeben sich folgende Indizes:
   $\ce{H}\text{:} \quad \dfrac{{\overbrace{\ce{2}}^{\text{kgV}}}}{{\underbrace{\ce{1}}_{\text{Wertigkeit}}}} = 2$
   
   $\ce{O}\text{:} \quad \dfrac{{\overbrace{\ce{2}}^{\text{kgV}}}}{{\underbrace{\ce{2}}_{\text{Wertigkeit}}}} = 1$

5. Als Fünftes schreibst du die berechneten Indizes als kleine tiefgestellte Zahl rechts neben das Elementsymbol. Die Zahl Eins als Index wird dabei in der Regel weggelassen.
   
   $\ce{H2O1} \Rightarrow \ce{H2O}$

Du kannst nun ablesen, dass Wasser aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht.

Summenformel aufstellen – Beispiele

Die gelernten Schritte zum Aufstellen einer Summenformel üben wir nun anhand von einigen Oxiden. Oxide sind chemische Verbindungen, die aus Sauerstoff und einem weiteren Element bestehen. In der Tabelle siehst du, wie die Summenformeln für die drei Oxide Aluminiumoxid, Phosphoroxid und Chloroxid Schritt für Schritt aufgestellt werden.

Bedeutung der Summenformel

Bisher hast du gelernt, wie du die Summenformel von Verbindungen aufstellen kannst, und es an drei Oxiden geübt. Doch welche Bedeutung hat die Summenformel nun ganz genau?

Beispiel: Aluminiumoxid $\left( \ce{Al2O3} \right)$

Ein Molekül Aluminiumoxid besteht aus zwei Atomen Aluminium $\left( \ce{Al} \right)$ und drei Atomen Sauerstoff $\left( \ce{O} \right)$.

Beispiel: Phosphoroxid $\left( \ce{P2O5} \right)$

Ein Molekül Phosphoroxid besteht aus zwei Atomen Phosphor $\left( \ce{P} \right)$ und fünf Atomen Sauerstoff $\left( \ce{O} \right)$. Genau genommen heißt diese Verbindung Phosphorpentoxid.

Beispiel: Chloroxid $\left( \ce{Cl2O7} \right)$

Ein Molekül Chloroxid besteht aus zwei Atomen Chlor $\left( \ce{Cl} \right)$ und sieben Atomen Sauerstoff $\left( \ce{O} \right)$. Diese Verbindung heißt Dichlorheptaoxid.

Achtung!
Es gibt viele Elemente, die mehrere Wertigkeiten annehmen können. Dabei entspricht die Hauptgruppennummer immer der höchstmöglichen Wertigkeit. Somit gibt es auch mehrere Oxide. Phosphor, Schwefel und Chlor bilden beispielsweise unterschiedliche Oxide mit einer unterschiedlichen Anzahl gebundener Sauerstoffatome.

Zusammenfassung – Aufstellen einer Summenformel

Wir haben uns das Bestimmen und Herleiten einer chemischen Formel Schritt für Schritt angesehen.
Das Vorgehen ist wie folgt: Du schreibst dir die Elementsymbole zu der chemischen Verbindung auf, bestimmst deren Wertigkeiten, bildest das kleinste gemeinsame Vielfache und berechnest die Indizes. Anhand der Summenformel kannst du dann die Anzahl und Art der Atome ablesen.