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Aufstellen einer Summenformel

Erfahre, wie du aus chemischen Verbindungen Summenformeln ableiten kannst. Finde heraus, was Summenformeln sind und wie sie aufgebaut sind. Schritt-für-Schritt-Anleitung inklusive Beispiele zu Aluminiumoxid und anderen Oxiden. Interessiert? All das und noch mehr findest du im folgenden Text!

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Wie wird eine Summenformel auch genannt und welche Information gibt sie?

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André Otto
Aufstellen einer Summenformel
lernst du in der Unterstufe 3. Klasse - 4. Klasse

Grundlagen zum Thema Aufstellen einer Summenformel

Aufstellen einer chemischen Formel in der Chemie

Hast du dich schon einmal gefragt, woher die kleine Zwei von HX2O\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 HX2O\ce{H2O} beschrieben. Aus dieser Summenformel kannst du nun ablesen, dass das Molekül Wasser aus zwei Wasserstoffatomen (H)\left( \ce{H} \right) und einem Sauerstoffatom (O)\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: HX2\ce{H2}.

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

HX2zwei H-AtomeOein O-Atom{\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 H\ce{H} für Wasserstoff und O\ce{O} für Sauerstoff.

    HWasserstoffOSauerstoff {\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.

    H1O2{\overbrace{\ce{H}}^{1} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{2}}

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

    kgV(2,1)=2\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:

    Index=kgVWertigkeit des Elements\text{Index} = \dfrac {\text{kgV}}{\text{Wertigkeit des Elements}}

    Für die Elemente Wasserstoff (H)\left( \ce{H} \right) und Sauerstoff (O)\left( \ce{O} \right) im Molekül Wasser ergeben sich folgende Indizes:
    H:2kgV1Wertigkeit=2\ce{H}\text{:} \quad \dfrac{{\overbrace{\ce{2}}^{\text{kgV}}}}{{\underbrace{\ce{1}}_{\text{Wertigkeit}}}} = 2

    O:2kgV2Wertigkeit=1\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.

    HX2OX1HX2O\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.

Schritt Aluminiumoxid Phosphoroxid Chloroxid
1 AlAluminiumOSauerstoff {\overbrace{\ce{Al}}^{\text{Aluminium}} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{\text{Sauerstoff}}} PPhosphorOSauerstoff {\overbrace{\ce{P}}^{\text{Phosphor}} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{\text{Sauerstoff}}} ClChlorOSauerstoff {\overbrace{\ce{Cl}}^{\text{Chlor}} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{\text{Sauerstoff}}}
2 Al3O2 {\overbrace{\ce{Al}}^{3} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{2}} P5O2 {\overbrace{\ce{P}}^{5} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{2}} Cl7O2 {\overbrace{\ce{Cl}}^{7} \qquad \overbrace{\ce{O}}^{2}}
3 kgV(3,2)=6\text{kgV}\left(3,2\right) = 6 kgV(5,2)=10\text{kgV}\left(5,2\right) = 10 kgV(7,2)=14\text{kgV}\left(7,2\right) = 14
4 Al:6kgV :3Wertigkeit=2\ce{Al}\text{:} \quad {\overbrace{\ce{6}}^{\text{kgV}} ~: \overbrace{\ce{3}}^{\text{Wertigkeit}}} = 2

O:6kgV :2Wertigkeit=3\ce{O}\text{:} \quad {\overbrace{\ce{6}}^{\text{kgV}} ~: \overbrace{\ce{2}}^{\text{Wertigkeit}}} = 3
P:10kgV :5Wertigkeit=2\ce{P}\text{:} \quad {\overbrace{\ce{10}}^{\text{kgV}} ~: \overbrace{\ce{5}}^{\text{Wertigkeit}}} = 2

O:10kgV :2Wertigkeit=5\ce{O}\text{:} \quad {\overbrace{\ce{10}}^{\text{kgV}} ~: \overbrace{\ce{2}}^{\text{Wertigkeit}}} = 5
H:14kgV :7Wertigkeit=2\ce{H}\text{:} \quad {\overbrace{\ce{14}}^{\text{kgV}} ~: \overbrace{\ce{7}}^{\text{Wertigkeit}}} = 2

O:14kgV :2Wertigkeit=7\ce{O}\text{:} \quad {\overbrace{\ce{14}}^{\text{kgV}} ~: \overbrace{\ce{2}}^{\text{Wertigkeit}}} = 7
5 AlX2OX3{\underline{\underline{\ce{Al2O3}}}} PX2OX5{\underline{\underline{\ce{P2O5}}}} ClX2OX7{\underline{\underline{\ce{Cl2O7}}}}
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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 (AlX2OX3)\left( \ce{Al2O3} \right)

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

Beispiel: Phosphoroxid (PX2OX5)\left( \ce{P2O5} \right)

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

Beispiel: Chloroxid (ClX2OX7)\left( \ce{Cl2O7} \right)

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

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.

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