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Chemie · Chemische Reaktionen
Die Formelarten von der Summenformel bis zur Skelettformel, Isomere, Kreuzregel und Namen für Verbindungen sowie das schrittweise Ausgleichen von Reaktionsgleichungen.
Formeln zeigen unterschiedlich viel: Die Summenformel nur die Atomzahlen, die Strukturformel auch die Verknüpfung. Beim Ausgleichen änderst du nur Koeffizienten, nie Indizes.
| Formelart | Zeigt | Beispiel |
|---|---|---|
| Summenformel | Atomzahlen im Molekül | C₂H₆O |
| Verhältnisformel | kleinstes ganzzahliges Verhältnis | NaCl, CH₂O |
| Konstitutionsformel | wer an wem hängt | CH₃–CH₂–OH |
| Valenzstrichformel | alle Bindungen als Striche | H–O–H |
| Keilstrichformel |
| Methan |
| Skelettformel | nur das C-Gerüst | Zickzacklinie |
| Fischer-Projektion | Stereochemie von Zuckern | D-Glucose |
Eine Summenformel nennt nur die Atomzahlen, nicht die Anordnung. Die Verhältnisformel (auch empirische Formel) kürzt auf das kleinste ganzzahlige Verhältnis: Glucose C₆H₁₂O₆ wird zu CH₂O, Ethin C₂H₂ zu CH. Salze wie NaCl bilden Gitter statt Moleküle und haben nur eine Verhältnisformel.
Die Valenzstrichformel zeichnet jedes Atom und jede Bindung, meist auch die freien Elektronenpaare. Die Keilstrichformel ergänzt den Raum: Ein voller Keil zeigt zu dir, ein gestrichelter hinter die Papierebene. → Ausführlich in: Atombindung
Die Skelettformel ist die kürzeste Schreibweise der organischen Chemie. Jeder Knick und jedes Ende einer Linie ist ein C-Atom. Jedes C hat vier Bindungen, was an Strichen fehlt, sind H-Atome, die nicht gezeichnet werden. Doppelstriche sind Doppelbindungen.
Die Fischer-Projektion zeigt die Stereochemie von Zuckern wie D-Glucose. → Ausführlich in: Kohlenhydrate
Benzol schreibst du als C₆H₆, als Sechseck mit drei Doppelbindungen (Kekulé) oder als Sechseck mit Kreis für die delokalisierten π-Elektronen. → Ausführlich in: Kohlenwasserstoffe
C₂H₆O ist Ethanol (CH₃–CH₂–OH) oder Dimethylether (CH₃–O–CH₃). Solche Isomere haben dieselbe Summenformel, aber eine andere Verknüpfung der Atome, erst eine Konstitutions- oder Strukturformel trennt sie. → Ausführlich in: Organische Verbindungen allgemein
Die Ladung eines Ions liest du an der Hauptgruppe ab: Metalle tragen die Gruppennummer als positive Ladung (Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺), Nichtmetalle 8 minus Gruppennummer als negative (Cl⁻, O²⁻).
Beispiel Calciumphosphat aus Ca²⁺ und PO₄³⁻:
Probe: Die Ladungen müssen null ergeben. Bei Ca₃(PO₄)₂ ist 3 · (+2) + 2 · (−3) = 0. Al³⁺ und Cl⁻ geben AlCl₃, der Index 1 entfällt. → Ausführlich in: Ionenbindung
Bei Nichtmetall-Verbindungen zählen griechische Präfixe die Atome: 1 mono, 2 di, 3 tri, 4 tetra, 5 penta, 6 hexa, 7 hepta, 8 octa, 9 nona, 10 deca. Das Präfix steht vor dem Element, das es zählt. Beim ersten Element entfällt mono.
CO ist Kohlenstoffmonoxid, CO₂ Kohlenstoffdioxid, SF₆ Schwefelhexafluorid, IF₇ Iodheptafluorid und N₂O₄ Distickstofftetraoxid. P₄O₁₀ heißt Tetraphosphordecaoxid, meist zu -decoxid verkürzt.
Atome gehen nicht verloren (Massenerhaltung), also muss jedes Element links und rechts gleich oft vorkommen. Du darfst nur Koeffizienten ändern. Ein anderer Index wäre ein anderer Stoff: Aus O₂ würde O₃, also Ozon.
Beispiel Propan: C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O
C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂OProbe: 3 C, 8 H, 10 O auf beiden Seiten
Steht ein Element links mit 2 und rechts mit 3, gleiche auf das kleinste gemeinsame Vielfache (6) an. In Al + O₂ → Al₂O₃ ergibt das 3 O₂ und 2 Al₂O₃, danach 4 Al: 4 Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃. Mit den Mengen rechnen → Ausführlich in: Stöchiometrie
Beschriftbare Abbildung
Deine AufgabeVergleiche die vier Schreibweisen von Ethanol: Welche zeigt die freien Elektronenpaare, welche lässt die H-Atome am Kohlenstoff weg, und warum reicht die Summenformel allein nicht aus? Ergänze in der Skelettformel die H-Atome an Ende und Ecke.
Tippe auf eine Beschriftung in der Abbildung, um ihre Erklärung zu lesen.
