Chemische Formel

Verschiedene Formeldarstellungen des Benzol-Moleküls.

Eine chemische Formel beschreibt die Zusammensetzung chemischer Verbindungen und kann Informationen über den Aufbau enthalten. Eine chemische Formel enthält immer Angaben zu den in einer Verbindung enthaltenen chemischen Elementen und zum Zahlenverhältnis der in der Verbindung vorkommenden Teilchen.

Von den Formeln sind die Atomsymbole (oder Elementsymbole) zu unterscheiden: H für Wasserstoff, Mg für Magnesium, N für Stickstoff. Verbinden sich zwei oder mehrere Atome desselben Elements zu einem Molekül, dann wird das wiederum durch eine (Molekül-)formel gekennzeichnet: H₂ für Wasserstoff, N₂ für Stickstoff, O₃ für Ozon.

Es werden verschiedene chemische Formeln unterschieden:

• Verhältnisformel: Sie setzt sich aus Elementsymbolen und kleinen, tiefgestellten Zahlen (Indizes) zusammen und gibt lediglich das Verhältnis wieder, in dem die einzelnen chemischen Elemente in einer chemischen Verbindung enthalten sind. Dabei werden ganzzahlige Verhältniszahlen verwendet.

Beispiel: Die Verhältnisformel für Benzol ist C₁H₁

• Summenformel: Die Summenformel gibt jeweils die Anzahl der Atome der chemischen Elemente an, die in einer Verbindung enthalten sind. Bei Molekülen wird damit auch die tatsächliche Häufigkeit der Atome verschiedener Elemente im Molekül angegeben. Fälschlicherweise werden viele Formeln von Salzen, die Verhältnisformeln sind, mit Summenformeln verwechselt.

Beispiel: Die Summenformel für Benzol ist C₆H₆

• Strukturformel: Die Strukturformel gibt, neben der Anzahl der verschiedenen Atome in einem Molekül, auch deren Anordnung zueinander wieder, das heißt, sie gibt auch Auskunft über die Art der Atome und die Art ihrer Verknüpfungen (Bindungen), gegebenenfalls auch über Bindungswinkeln und Bindungslängen. Die Buchstaben stehen für einzelne Atome. Ein Strich entspricht einem Elektronenpaar, das in einer Elektronenwolke/Orbital vorliegt und entweder die Bindung zwischen Atomen ausmacht oder ein so genanntes freies Elektronenpaar ist. Zwei parallele Striche bedeuten entsprechend eine doppelte Bindung.

Für viele Anforderungen beispielsweise der Stöchiometrie genügen einfache Verhältnisformeln. Die Verwendung der Bezeichnungen der einzelnen Formeltypen ist nicht immer einheitlich geregelt und viele Begriffe werden synonym verwendet. Strukturformeln werden hauptsächlich zur Beschreibung von Molekülen genutzt. Allerdings wird dieser Begriff auch für Ionensubstanzen verwendet, da die Ionen in den Ionenkristallen auch „strukturiert“ sind. Für salzartige Substanzen sollte statt Struktur- oder Summenformel der Begriff Verhältnisformel verwendet werden.

Weitere Darstellungsmöglichkeiten

• Konstitutionsformel
• Lewis-Formel: ohne Berücksichtigung der Bindungswinkel und Bindungslängen werden alle bindenden und nicht-bindenden Elektronenpaare oder einsame Elektronen dargestellt.
• Skelettformel, verkürzte Schreibweise in der Organischen Chemie
• Keilstrichformel, um die Stereochemie darzustellen
• Fischer-Projektionsformel: für chirale Moleküle wie Aminosäuren oder Zucker
• Haworth-Projektion, für 5- bis 6-ringige Moleküle wie Zucker
• Newman-Projektionsformel: zur Darstellung der Konformation

• Strukturcodes: INCHI, SMILES, WLN

Weblinks

• Die chemische Zeichensprache