Chemische Formelsprache einfach erklärt

Jedes Element besitzt ein international verwendetes Elementsymbol. Der erste Buchstabe ist groß, ein zweiter klein: H steht für Wasserstoff, Fe für Eisen und Cl für Chlor. Groß- und Kleinschreibung verändern die Bedeutung: Co bezeichnet Cobalt, CO dagegen Kohlenstoffmonoxid aus C und O.

Eine Formel bezeichnet eine Stoff- oder Teilchenart, nicht die Größe einer sichtbaren Portion. Fe steht für Eisen oder ein Eisenatom. O₂ beschreibt ein Sauerstoffmolekül aus zwei O-Atomen. H₂O beschreibt ein Wassermolekül aus zwei H- und einem O-Atom. Bei NaCl ist das Verhältnis von Natrium- zu Chlorid-Ionen 1 : 1.

Ein Index ist die kleine Zahl rechts unten hinter einem Elementsymbol oder einer Klammer. Er gehört fest zur Stoffformel; die 1 wird weggelassen. Ein Koeffizient steht vor der ganzen Formel und zählt ganze Teilchen oder Formeleinheiten. Auch die 1 davor wird weggelassen.

Klammern fassen eine Atomgruppe zusammen. In Ca₃(PO₄)₂ stehen 3 Ca-Atome, 2 · 1 = 2 P-Atome und 2 · 4 = 8 O-Atome.

Eine Molekülformel nennt die genaue Atomzahl eines Moleküls, etwa CO₂. Eine Verhältnisformel nennt das kleinste ganzzahlige Atom- oder Ionenverhältnis. Bei Salzen beschreibt sie das Verhältnis der Ionen: NaCl bedeutet 1 : 1, MgCl₂ bedeutet 1 : 2 und Fe₂O₃ bedeutet 2 : 3. Sie bezeichnet kein einzelnes Salzmolekül. Eine Strukturformel zeigt zusätzlich die Verbindungen der Atome. Eine Reaktionsgleichung verbindet mehrere Stoffformeln und beschreibt eine Stoffumwandlung.

Bei Molekülverbindungen aus Nichtmetallen zeigen Zahlvorsilben oft die Atomzahl: mono = 1, di = 2, tri = 3, tetra = 4 und penta = 5. Am Namensanfang fällt „mono“ gewöhnlich weg. Deshalb heißen die Formeln von Kohlenstoffmonoxid CO, Kohlenstoffdioxid CO₂ und Distickstofftetraoxid N₂O₄.

Bei Salzen müssen sich die Ionenladungen insgesamt ausgleichen. Drei einfach negative Bromid-Ionen gleichen ein dreifach positives Eisen-Ion aus: Eisen(III)-bromid hat die Formel FeBr₃. In Magnesiumoxid gleichen sich Mg²⁺ und O²⁻ im Verhältnis 1 : 1 aus; die gekürzte Formel lautet MgO und nicht Mg₂O₂. Das Bilden einer Verhältnisformel aus Ionenladungen ist ein Schulverfahren. In einer Reaktionsgleichung verwendest du danach die fertigen Stoffformeln unverändert.

Edukte stehen links vom Reaktionspfeil, Produkte rechts. Für Zink und Schwefel lautet die Wortgleichung „Zink + Schwefel → Zinksulfid“. Die Formelgleichung lautet \ce{Zn + S -> ZnS}. Der Pfeil ist kein Gleichheitszeichen: Es entstehen andere Stoffe. Die Zahl jeder Atomsorte bleibt auf beiden Seiten gleich; die Atome werden neu angeordnet.

Bestimme zuerst Edukte und Produkte und setze ihre richtigen Stoffformeln ein. Zähle dann jede Atomsorte auf beiden Seiten. Setze ganze Koeffizienten vor die Formeln, kürze sie gemeinsam auf das kleinste ganzzahlige Verhältnis und kontrolliere alle Atomsorten erneut. Beim Ausgleichen darfst du nur Koeffizienten ändern: Ein anderer Index bezeichnet einen anderen Stoff. Wenn O₂ neben sauerstoffhaltigen Verbindungen vorkommt, hilft es oft, Sauerstoff zuletzt auszugleichen.

Übe mit der Verbrennung von C₂H₆O. Die Stoffformeln stehen fest. Unausgeglichener Ansatz: \ce{C2H6O + O2 -> CO2 + H2O}. Gleiche zuerst C mit 2 vor CO₂ aus, dann H mit 3 vor H₂O. Rechts stehen nun sieben O-Atome: vier in CO₂ und drei in H₂O. Links liefert C₂H₆O ein O-Atom; 3 O₂ liefern sechs. Die vollständig ausgeglichene Gleichung lautet \ce{C2H6O + 3 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O}: C 2/2, H 6/6 und O 7/7.