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Aufstellen einer Summenformel

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Die Autor*innen
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André Otto
Aufstellen einer Summenformel
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Grundlagen zum Thema Aufstellen einer Summenformel

Inhalt

Aufstellen einer chemischen Formel – 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 $\ce{H}$ und einem Sauerstoffatom $\ce{O}$ 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 ($H$) und Sauerstoff ($O$). Da Wasser aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht, wird rechts unten neben dem $H$ 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

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 $H$ für Wasserstoff und $O$ für Sauerstoff.

    $ {\overbrace{\ce{H}}^{Wasserstoff} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{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 (kgV) der beiden Wertigkeiten. Von Wasserstoff und Sauerstoff ist das kleinste gemeinsame Vielfache zwei.

    $ kgV: (2,1) = 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:

    $Index = \frac {kgV}{\text{Wertigkeit des Elements}}$

    Für die Elemente Wasserstoff $H$ und Sauerstoff $O$ im Molekül Wasser ergeben sich folgende Indizes:
    $ H: \frac{{\overbrace{\ce{2}}^{kgV}}{\overbrace{\ce{1}}^{Wertigkeit}}} = 2$

    $ O: \frac{{\overbrace{\ce{2}}^{kgV}}{\overbrace{\ce{2}}^{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.

    $\ce{H2O1 => H2O}$

Du kannst nun ablesen, dass Wasser aus zwei Wasserstoffatomen und drei Sauerstoffatomen 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.

Schritt Aluminiumoxid Phosphoroxid Chloroxid
1 $ {\overbrace{\ce{Al}}^{Aluminium} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{ Sauerstoff}}$ $ {\overbrace{\ce{P}}^{Phosphor} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{ Sauerstoff}}$ $ {\overbrace{\ce{Cl}}^{Chlor} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{ Sauerstoff}}$
2 $ {\overbrace{\ce{Al}}^{3} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{2}}$ $ {\overbrace{\ce{P}}^{5} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{2}}$ $ {\overbrace{\ce{Cl}}^{7} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{2}}$
3 $ kgV: (3,2) = 6$ $ kgV: (5,2) = 10$ $ kgV: (7,2) = 14$
4 $ Al: {\overbrace{\ce{6}}^{kgV} / \overbrace{\ce{3}}^{Wertigkeit}} = 2$

$ O: {\overbrace{\ce{6}}^{kgV} / \overbrace{\ce{2}}^{Wertigkeit}} = 3$
$ P: {\overbrace{\ce{10}}^{kgV} / \overbrace{\ce{5}}^{Wertigkeit}} = 2$

$ O: {\overbrace{\ce{10}}^{kgV} / \overbrace{\ce{2}}^{Wertigkeit}} = 5$
$ H: {\overbrace{\ce{14}}^{kgV} / \overbrace{\ce{7}}^{Wertigkeit}} = 2$

$ O: {\overbrace{\ce{14}}^{kgV} / \overbrace{\ce{2}}^{Wertigkeit}} = 7$
5 ${\underline{\underline{\ce{Al2O3}}}}$ ${\underline{\underline{\ce{P2O5}}}}$ ${\underline{\underline{\ce{Cl2O7}}}}$

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?

Aluminiumoxid $\ce{Al2O3}$

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

Phosphoroxid $\ce{P2O5}$

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

Chloroxid $\ce{Cl2O7}$

Ein Molekül Chloroxid besteht aus zwei Atomen Chlor ($\ce{Cl}$) und sieben Atomen Sauerstoff ($\ce{O}$). 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.

Dieses Video

In diesem Video lernst du das Bestimmen und Herleiten einer chemischen Formel Schritt für Schritt. Dazu schreibst du 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.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben zum Aufstellen einer chemischen Formel, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

Transkript Aufstellen einer Summenformel

Einen schönen guten Tag und herzlich willkommen zu diesem Chemie-Video. In diesem Video geht es um das Aufstellen einer chemischen Formel. Und da wir an einfachen Beispielen üben wollen, möchte ich das Aufstellen der Formeln am Beispiel von Oxiden üben. Oxide sind chemische Verbindungen, die aus einem chemischen Element und Sauerstoff bestehen. Ich möchte euch die Verfahrensweise am Aluminiumoxid erklären.

Der 1. Schritt besteht darin, dass man die benötigten Elementsymbole auswählt. Beim Aluminiumoxid sind das das chemische Element Aluminium und das chemische Element Sauerstoff. Aluminium hat das chemische Symbol Al und Sauerstoff hat chemische Element O.

Der 2. Schritt ist die Bestimmung der Wertigkeiten des Aluminiums und des Sauerstoffes. Wir können uns einprägen, dass die Elementwertigkeit gleich der Hauptgruppennummer ist. Aluminum steht in der 3. Hauptgruppe. Wir schreiben daher über das Symbol von Aluminium eine 3. Die Wertigkeit von Sauerstoff sollte man auch auswendig können, sie beträgt 2. Wir schreiben über das Symbol von Sauerstoff eine 2.

Im 3. Schritt wird das kleinste gemeinsame Vielfache k.g.V. der beiden Elemente gebildet. Wir schreiben somit k.g.V. (3|2). Das Ergebnis ist 6.

Im 4. Schritt werden dann die Indizes berechnet. Für Aluminium teilen wir das ermittelte kleinste gemeinsame Vielfache, nämlich 6, durch die Wertigkeit 3. Wir rechnen 6/3=2. Genauso verfahren wir mit dem Sauerstoff. Wir teilen das kleinste gemeinsame Vielfache, 6, durch die Wertigikeit 2. Wir rechnen 6/2=3. Der Index für Sauerstoff ist demzufolge 3. Aluminiumoxid hat somit die Formel Al2O3. Was bedeutet diese Formel? 1 Molekül Aluminiumoxid besteht aus 2 Atomen Aluminium und 3 Atomen Sauerstoff.

Wir wollen nun das Erlernte am Phosphoroxid üben. Zunächst wählen wir die Elementesymbole aus. Phosphoroxid besteht aus den chemischen Elementen Phosphor und Sauerstoff. Phosphor hat das Symbol P und Sauerstoff hat das Symbol O. Wir schreiben nun im 2. Schritt die Elementwertigkeiten über die beiden Symbole. Über Phosphor, P, schreiben wir eine 5, da das chemische Element Phosphor in der 5. Hauptgruppe steht. Über Sauerstoff, O, schreiben wir eine 2 , weil Sauerstoff immer zweiwertig ist. Wir bilden nun das kleinste gemeinsame Vielfache der beiden Wertigkeiten, 5 und 2. Wir erhalten 10. Nun berechnen wir im 4. Schritt die Indizes. Für Phosphor (P) teilen wir das kleinste gemeinsame Vielfache, 10, durch die Wertigkeit des Phosphors, 5. 10/5=2. Für Sauerstoff verfahren wir genauso. Wir teilen das kleinste gemeinsame Vielfache der Wertigkeiten, 10, durch die Wertigkeit von Sauerstoff, 2. Wir erhalten 5. Somit ergibt sich für die Formel des Phosphoroxids P2O5. Was bedeutet diese chemische Formel? Ein Molekül Phosphoroxid besteht aus 2 Atomen Phosphor und 5 Atomen Sauerstoff.

Als zweites Beispiel wollen wir die Formel für Chloroxid aufstellen. Als 1. schreiben wir die Elementesymbole auf. Für Chlor schrieben wir das Symbol Cl, für Sauerstoff schreiben wir das Symbol O. Wir schreiben nun über die Symbole der Elemente die Wertigkeiten. Chlor steht in der 7. Hauptgruppe und hat daher die Wertigkeit 7. Die Wertigkeit des Sauerstoffs haben wir uns bereits gemerkt. Sie beträgt 2. Wir bilden nun das kleinste gemeinsame Vielfache von 7 und 2, den beiden Wertigkeiten. Wir erhalten 14. Im abschließenden 4. Schritt berechnen wir die Indizes. Für Chlor teilen wir das kleinste gemeinsame Vielfache der Wertigkeiten, 14, durch die Wertigkeit, des Chlors, 7. Wir schrieben: 14/7=2. Wir erhalten für Chlor den Index 2. Für Sauerstoff teilen wir das kleinste gemeinsame Vielfache der Wertigkeiten, 14, durch die Wertigkeit des Sauerstoffes, 2. Wir schreiben: 14/2=7. Wir erhalten für Sauerstoff den Index 7. Die Formel des Chloroxids lautet somit Cl2O7. Was bedeutet das? 1 Molekül Chloroxid enthält 2 Atome Chlor und 7 Atome Sauerstoff.

Achtung, zum Schluss noch 2 wichtige Bemerkungen: 1. Es gibt Wertigkeiten, die kleiner als die Hauptgruppennummer sind. Entsprechend gibt es dann auch andere Oxide. Und 2. Bei mehreren Oxiden eines Elementes hat jedes Oxid einen speziellen Namen. In unserem Fall heißt das Chloroxid Dichlorheptoxid.

Das war's auch schon wieder für heute. Ich wünsche euch alles Gute und Viel Erfolg. Auf Wiedersehen.

60 Kommentare

60 Kommentare
  1. Cl steht doch in der 7. Hauptgruppe und hat somit die Wertigkeit 1.
    Def.
    Wertigkeit gibt max. Anzahl der möglichen Bindungen eines Atoms an (=Zahl der einzelnen Valenzelektronen).

    Wie kommt ihr denn auf die Wertigkeit 7?

    Von Andy Haberlandt, vor 12 Monaten
  2. Hallo, im Video wird schon ganz richtig gesagt, dass man die Wertigkeit eines Elements durch die Hauptgruppe und nicht durch die Periode ermitteln kann. Die Periode wird ja als Zeile im Periodensystem dargestellt und umfasst die Elemente, die die selbe Anzahl von Schalen in der Elektronenhülle besitzen. Wenn du dir beispielsweise Aluminium anschaust, so besitzt es eine Wertigkeit von 3, da es in der 3. Hauptgruppe steht. Jedoch kann man nicht bei allen Elementen sagen, dass die Wertigkeit der Hauptgruppe entspricht. Phosphor ist ja zum Beispiel in der fünften Hauptgruppe. Für die Hauptgruppen 6 bis 8 gibt es die Regel, dass man von der Zahl 8 die Hauptgruppenzahl subtrahiert, um die Wertigkeit zu bestimmen. Im Fall von Phosphor wäre das also 8 - 5 = 3.
    Liebe Grüße aus der Redaktion!

    Von Gina Ruland, vor 12 Monaten
  3. Nee da muss ich nochmal schau

    Von Deleted User 1406439, vor 12 Monaten
  4. Quatsch Phosphor hat 5 Außenelektronen und ist in Dritter Periode !

    Von Deleted User 1406439, vor 12 Monaten
  5. Ach jetzt weiss ich.
    Sauerstoff hat Wertigkeit 2 weil es 6Außenelektronen besitzt und
    in der zweiten Periode steht.

    Phosphor hat Wertigkeit 5 weil es 3Außenelektronen besitzt und in der dritten Periode steht.

    Von Deleted User 1406439, vor 12 Monaten
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Aufstellen einer Summenformel Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Aufstellen einer Summenformel kannst du es wiederholen und üben.
  • Bestimme das zugehörige Elementesymbol.

    Tipps

    Oft besteht das Elementensymbol aus den Anfangsbuchstaben des Elements.

    Sieh dir das Beispiel über der Aufgabe an.

    Lösung

    Durch die Einführung der Symbole der Elemente konnte man ohne viel Schreibaufwand auch große Moleküle beschreiben. Einige Elemente wurden nach berühmten Forschern benannt, wie das Einsteinium und das Rutherfordium. Die meisten Symbol kann man sich einfach aus den Namen ableiten. Einige wiederum muss man wissen, wie $O$ für Sauerstoff oder $N$ für Stickstoff. Die Symbole findest du im Periodensystem.

  • Ermittle das kleinste gemeinsame Vielfache (k.g.V.) der gegebenen Zahlen.

    Tipps

    Das k.g.V. ist die kleinste Zahl, die durch beide vorgegebenen Zahlen teilbar ist.

    Zum Beispiel für 2 und 3 ist das k.g.V. 6.

    Lösung

    Um Formeln in der Chemie richtig aufstellen zu können, muss man aus den Wertigkeiten der Elemente zunächst das kleinste gemeinsame Vielfache berechnen. Dazu gehst du wie folgt vor:

    Zuerst untersucht man, ob die beiden Zahlen Vielfache voneinander sind. Das ist zum Beispiel bei 3 und 9 der Fall. Multipliziert man die 3 mit 3, ergibt sich 9. Somit ist 9 das k.g.V.

    Das Gleiche gilt bei 1 und 4.

    Sind die Zahlen keine Vielfache voneinander, kann man sie miteinander multiplizieren. Bei 3 und 4 hieße das 3$\cdot$4=12. Das k.g.V. ist also 12. So verfährt man auch bei 2 und 5.

  • Gib die Wertigkeit der Elemente an.

    Tipps

    Die Wertigkeit entspricht der Hauptgruppe, in der das Element steht.

    Die Hauptgruppe ist die Spalte, in der das Element steht.

    Lösung

    Wasserstoff steht in der ersten Hauptgruppe. Demnach ist seine Wertigkeit 1.

    Calcium und Magnesium stehen in der Gruppe der Erdalkalimetalle. Dies ist die zweite Hauptgruppe, alle Mitglieder dieser Gruppe haben eine Wertigkeit von 2.

    Eine Wertigkeit von 5 weisen Elemente der fünften Hauptgruppe auf. Diese wird auch Stickstoff-Phosphor-Gruppe genannt.

  • Bestimme die Formel der Oxide.

    Tipps

    Bestimme zuerst die Elementensymbole und die Wertigkeiten. Dafür legst du dir am besten ein Periodensystem der Elemente bereit.

    Nun bestimmst du das k.g.V. der beiden Wertigkeiten.

    Die Indizes, also die Zahlen unten am Elementsymbol, berechnest du, indem du das k.g.V. durch die Wertigkeit des jeweiligen Elements teilst.

    Lösung

    Hier noch einmal die Schritte zur Bestimmung der Formel von Oxiden, in Kurzform am Beispiel Calciumoxid.

    1. Elementensymbole ermitteln: Ca und O
    2. Wertigkeit (entspricht Hauptgruppennummer) bestimmen: Ca 2; Sauerstoff immer 2
    3. k.g.V. berechnen: 2
    4. Indizes ermitteln: 1, wird nicht als Index geschrieben.
    Formel: CaO

  • Gib an, welche Aussagen zum Thema „Aufstellen einer Formel“ korrekt sind.

    Tipps

    Das kleinste gemeinsame Vielfache ist die kleinste Zahl, die durch die beiden gegebenen Zahlen teilbar ist.

    Was sind die Wertigkeiten von Aluminium und Sauerstoff? Mit dem k.g.V dieser beiden Zahlen kannst du überprüfen, ob die Formel von Aluminiumoxid stimmt.

    Lösung

    Sauerstoff hat in den meisten Verbindungen die Wertigkeit 2. Das solltest du dir auf jeden Fall merken.

    Das k.g.V. von 2 und 4 ist 4, da 4/2= 2 und 4/4= 1.

    Phosphor hat das Symbol $P$.

    Ob die Formel $Al_2O_3$ korrekt ist, kannst du mit den Wertigkeiten überprüfen. Aluminium hat die Wertigkeit 3 und Sauerstoff 2. Das gemeinsame Vielfache ist 6. Nun teilst du 6:3 und schreibst hinter Aluminium eine 2 und 6:2 und schreibst hinter Sauerstoff eine 3. Die Formel stimmt also.

  • Entscheide, um was für ein Oxid es sich handelt.

    Tipps

    Die Vorsilben des Oxids geben an, wie viele Sauerstoffatome in diesem Molekül vorhanden sind.

    Mono- steht dabei für 1, di- für 2 und tri- für 3.

    Lösung

    Oxide, die 1 Sauerstoffatom aufweisen, werden Monoxide genannt. Dioxide beinhalten demnach 2 Sauerstoffatome und Trioxide 3.

    Dabei betrachtest du nur die Anzahl der Sauerstoffatome im Molekül. $NO$ und $N_2O$ sind damit beides Monoxide, obwohl sie unterschiedlich Formeln haben. Bei der ersten Verbindung handelt es sich um Stickstoffmonoxid und bei der zweiten um Distickstoffmonoxid.

    Das $P_2O_5$ gehört damit zu keiner der drei Kategorien, da es 5 Sauerstoffatome hat. Die Verbindung heißt Diphosphorpentoxid. Hier noch einige andere Vorsilben, welche die Anzahl von Atomen beschreiben.

    • 4: tetra-
    • 5: pent- (wie das Pentagramm)
    • 6: hex-
    • 7: hept-
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