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Verhältnisformel
Die Verhältnisformel berücksichtigt nicht die chemische Struktur einer Verbindung und ist das Ergebnis einer quantitativen Elementaranalyse. Sie ist …
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Begriff und Nutzen
Eine Verhältnisformel, nach IUPAC „empirische Formel“, gibt das kleinstmögliche Zahlenverhältnis der Atome der beteiligten chemischen Elemente in einer Verbindung an. Sie beschreibt nicht die chemische Struktur. Sie entsteht als Ergebnis einer quantitativen Elementaranalyse und ist besonders für Salze bzw. ionische Verbindungen zweckmäßig, etwa CaF₂ für Calciumfluorid oder NaCl für Natriumchlorid.
Bei molekularen Verbindungen unterscheidet sie sich häufig von der Summen- oder Molekülformel: Diese nennt die tatsächliche Zahl der Atome in einem Molekül. Aus einer Molekülformel lässt sich die Verhältnisformel leicht ableiten; umgekehrt sind zusätzliche Angaben nötig. Daher ist die Molekülformel aussagekräftiger.
Schreibweise und Beispiele
Für jedes Element wird das Symbol aus dem Periodensystem verwendet. Tiefgestellte Zahlen, Indices genannt, geben das Atomverhältnis an; eine 1 wird nicht geschrieben.
Kupfer(I)-sulfid lautet Cu₂S. Kupfer- und Schwefelionen liegen darin im Verhältnis 2:1 vor. Phosphorpentoxid hat die Molekülformel P₄O₁₀, aber die Verhältnisformel P₂O₅. Bei Essigsäure lautet die Summenformel C₂H₄O₂, die Verhältnisformel CH₂O. Bei Wasser stimmen beide Formeln überein: H₂O.
Die Übersicht der Formelschreibweisen zeigt: Für Methan ist CH₄ sowohl Summen- als auch Verhältnisformel, für Propan C₃H₈. Die Verhältnisformel kann also gleich der Summenformel sein, muss es aber nicht.
Bestimmung und heutige Bedeutung
Bei unbekannten Verbindungen wird die Verhältnisformel durch Elementaranalyse bestimmt. Die qualitative Elementaranalyse weist nach, welche Elemente vorhanden sind. Die quantitative Elementaranalyse bestimmt anschließend das Verhältnis ihrer Atomzahlen. Durch die Bestimmung der molaren Masse kann daraus die Summenformel ermittelt werden.
Bis ins 20. Jahrhundert waren Verhältnisformeln wichtig, weil sie experimentell oft einfacher oder zuverlässiger als Molekül- oder Summenformeln zu bestimmen waren. Moderne Strukturbestimmungsmethoden können bei großen, wohldefinierten Proben jedoch genauer sein: Bei Proteinen kann die Molekülformel aus der Struktur bestimmt und daraus die Verhältnisformel exakt abgeleitet werden. Für Moleküle haben Verhältnisformeln deshalb heute nur noch relativ geringe praktische Bedeutung; für ionische Verbindungen ist ihre Angabe dagegen oft weiterhin sinnvoll.
