Wie berechnet man die Summenformel eines Stoffes?

Um die chemische Formel eines Stoffes zu berechnen, sind mehrere Schritte erforderlich:

1. **Bestimmung der Elemente und ihrer Anteile**: Zunächst muss man wissen, welche Elemente in der Verbindung enthalten sind und in welchem Verhältnis sie vorliegen. Dies kann durch experimentelle Methoden wie die Elementaranalyse ermittelt werden.

2. **Berechnung der Massenanteile**: Die Massenanteile der einzelnen Elemente werden in Prozent angegeben. Diese Werte erhält man aus der Elementaranalyse.

3. **Umrechnung in Molen**: Die Massenanteile werden in Molen umgerechnet, indem man die Massenanteile durch die molare Masse (Atommasse) der jeweiligen Elemente teilt.

\[
\text{Anzahl der Molen} = \frac{\text{Massenanteil}}{\text{molare Masse}}
\]

4. **Bestimmung des einfachsten Verhältnisses**: Die berechneten Molzahlen werden ins einfachste ganzzahlige Verhältnis gebracht. Dazu teilt man alle Molzahlen durch die kleinste der berechneten Molzahlen.

5. **Ermittlung der empirischen Formel**: Die so erhaltenen ganzzahligen Verhältnisse geben die empirische Formel der Verbindung an.

6. **Bestimmung der Molekülformel**: Wenn die molare Masse der Verbindung bekannt ist, kann die empirische Formel zur Molekülformel erweitert werden. Dazu wird die molare Masse der empirischen Formel mit der tatsächlichen molaren Masse der Verbindung verglichen.

Ein Beispiel:

Angenommen, eine Verbindung besteht aus 40% Kohlenstoff (C), 6.7% Wasserstoff (H) und 53.3% Sauerstoff (O).

1. **Massenanteile in Molen umrechnen**:
- Kohlenstoff: \(\frac{40}{12.01} \approx 3.33\) mol
- Wasserstoff: \(\frac{6.7}{1.008} \approx 6.65\) mol
- Sauerstoff: \(\frac{53.3}{16.00} \approx 3.33\) mol

2. **Einfachstes Verhältnis bestimmen**:
- Kohlenstoff: \(3.33 / 3.33 = 1\)
- Wasserstoff: \(6.65 / 3.33 \approx 2\)
- Sauerstoff: \(3.33 / 3.33 = 1\)

3. **Empirische Formel**: CH₂O

4. **Molekülformel**: Wenn die molare Masse der Verbindung 180 g/mol beträgt, und die molare Masse der empirischen Formel (CH₂O) 30 g/mol ist, dann ist die Molekülformel \(C_6H_{12}O_6\) (da \(180 / 30 = 6\)).

Diese Schritte helfen, die chemische Formel eines Stoffes zu berechnen.