In dem vorherigen Abschnitt hast du das Ionengitter kennengelernt. In der Chemie wird immer versucht, komplexe Sachverhalte so einfach wie möglich darzustellen. Aus diesem Grund gibt es die sogenannten Verhältnisformeln.
Ionen sind geladene Atome. Sie sind entweder postiv oder negativ geladen. Daraus ergibt sich die Anziehung und Abstoßung im Ionengitter. Die Verhältnisformel eines Salzes gibt an, in welchem Verhältnis die beteiligten Ionen zueinander stehen.
Im Beispiel vom Salz Calciumchlorid sieht die Summenformel und Verhältnisformel so aus: CaCl2. Hier taucht hinter dem Chloridanion eine „2“ auf. Das bedeutet, dass das Element Chlor im Verhältnis zum Element Calcium doppelt so oft in der Verbindung Calciumchlorid vorkommt. Hinter dem Element Calcium steht keine Zahl, woraus du schließen kannst, dass dort eine „1“ stehen müsste, die ja aber nie ausgeschrieben wird. Die Verhältnisformel von Calciumchlorid ist also CaCl2.
Die Summenformel gibt die genaue Anzahl der Elemente an, die sich in einem Teilchen befinden. Ein Wasser-Teilchen besteht aus zwei Wasserstoffatome (Elementsymbol „H“) und einem Sauerstoffatom (Elementsymbol „O“). Die Summenformel eines Wasser-Teilchens ist also H2O.
Bei den Kochsalz-Kristallen ist das nicht so einfach. Ein Teilchen ist dort wesentlich größer als das Wasser-Teilchen. Ein Wasser-Teilchen ist so klein, dass wir es nicht mit dem Auge sehen können. Kochsalzkristalle können aber sehr groß sein.
Da die Kristalle aus Kochsalz unterschiedlich groß sind (im Vergleich: Ein Wasser-Teilchen ist immer gleich groß) und es unmöglich ist, alle Natrium- und Chloridionen zu zählen, bedienen sich ChemikerInnen einem Trick und geben nur das Verhältnis der beiden Ionen an.
Die Verhältnisformel von Natriumchlorid ist also NaCl. Auf ein Natrium-Ion kommt ein Chlorid-Ion.
Auf 100 Natrium-Ionen kommen somit auch 100 Chlorid-Ionen. Auf 6.000 Natrium-Ionen kommen ebenfalls 6.000 Chlorid-Ionen.
Wie du im Beispiel schon sehen konntest, ist es leider nicht immer so einfach, wie beim Natriumchlorid, welches ein Verhältnis von 1:1 hat. Verhältniformeln können aber einfach aufgestellt werden:
Die Elementsymbole der Ionen aufschreiben, die in der Verbindung sind:
Calciumchlorid
Ca und Cl
Die Ladung der Ionen mit Hilfe des Periodensystems und der Oktettregel bestimmen:
Calcium (Ca) befindet sich in der 2. Hauptgruppe. Das Calciumatom gibt zwei Elektronen ab, um die Oktettregel zu erfüllen. Das führt zu einem zweifach positiv geladenen Ion: Ca2+
Chlor (Cl) befindet sich in der 7. Hauptgruppe. Das Chloratom nimmt ein Elektron auf um die Oktettregel zu erfüllen. Das führt zu einem einfach negativ geladenen Ion: Cl–
Das Bestimmen des kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Ionenladung:
Hier wird das „kleinste gemeinsame Vielfache“ berechnet, indem die Ladung der Ionen multipliziert werden:
In diesem Fall: 2 (zweifach positiv geladenes Calciumion) * 1 (einfach geladenes Chloridion) = 2 („kleinstes gemeinsames Vielfaches“)
Das kleinste gemeinsame Vielfache durch die Ionenladung teilen:
Calciumion ist zweifach (positiv) geladen
2 (kleinstes gemeinsames Vielfaches) : 2 (Ladung vom Calciumion) = 1
Chloridion ist einfach (negativ) geladen:
2 (kleistes gemeinsames Vielfaches) : 1 (Ladung vom Chloridion) = 2
Aus dieser kleinen Rechnung ergibt sich das Verhältnis von Calciumionen zu Chloridionen 1:2 ist.
Auf ein Calciumion kommen also zwei Chloridionen
Das Ausschreiben der Verhältnisformel:
Aus dem berechneten Verhältnis von einem Calciumion auf zwei Chloridionen lässt sich jetzt auch die Verhältnisformel formulieren: Ca1Cl2
Bei Verhältisformeln kann man eine „1″ immer weglassen, sodass man die Verhältnisformel auf „CaCl2“ kürzen kann.
Die Überprüfung:
Ob die Verhältnisformel richtig ist, kann abschließend noch überprüft werden. Salzartige Verbindungen, wie Natriumchlorid oder Calciumchlorid, sind insgesamt neutral, obwohl sie aus geladenen Ionen bestehen.
Das bedeutet, dass die Anzahl der positiven Ladungen und die Anzahl der negativen Ladungen sich ausgleichen müssen:
Calciumchlorid:
- Calciumion ist zweifach positiv geladen
- Chloridion ist nur einfach negativ geladen, aber laut dem berechneten Verhältnis kommen auf ein Calciumion zwei Chloridionen
Keine Sorge, falls du die Einzelheiten der Schritte noch nicht ganz verstanden hast. Bei den kommenden Aufgaben kannst du das ausreichend üben und arbeitest mit den einzelnen Stufen weiter.