Chemische Formel

Eine chemische Formel beschreibt die Mengenverhältnisse der am Aufbau einer chemischen Verbindung beteiligten Atome, die durch die Symbole der entsprechenden chemischen Elemente repräsentiert werden. Außerdem kann auch die Anordnung der Atome bzw. die Struktur der Verbindung schematisch dargestellt sein. Für Stoffe, die nicht aus einzelnen Molekülen bestehen, etwa Salze wie Natriumchlorid, das aus einem kubischen Kristallgitter von Na⁺- und Cl^--Ionen aufgebaut ist, wird eine entsprechende Formeleinheit (NaCl) angegeben.

Daraus ergeben sich verschiedene Darstellungsmöglichkeiten mit unterschiedlichem Abstraktionsgrad.

Die Verhältnisformel beschreibt nur das Verhältnis der beteiligten chemischen Elemente in Form kleinstmöglicher ganzer Zahlen, so wie es sich unmittelbar durch die quantitative Analyse der Verbindung ergibt. Die Summenformel gibt darüber hinaus die Anzahl der tatsächlich am Aufbau des Moleküls beteiligten Atome wieder. Die Konstitutionsformel gibt symbolisch auch wichtigsten chemischen Bindungen wieder.

Strukturformel berücksichtigen auch die räumliche Anordnung der Atome und Atomgruppen. Die Valenzstrichformel zeigt dabei auch alle chemischen Bindungen durch Valenzstriche an. Die Lewis-Formel (auch Elektronenformel) stellt statt dessen die Valenzelektronen dar. Für organische Verbindungen wird häufig eine vereinfachte Skelettformel verwendet, bei der das Kohlenstoffgerüst durch Bindungsstriche veranschaulicht wird und die C- und H-Atome nicht explizit angeschrieben werden. Die Keilstrichformel veranschaulicht die dreidimensionale Struktur.

So enthält beispielsweise der aromatische Kohlenwasserstoff Benzol gleich viele Kohlenstoff- und Wasserstoffatome. Sie stehen daher zueinander im Verhältnis 1:1, woraus sich die Verhältnisformel C₁H₁ ergibt. Die Summenformel C₆H₆ berücksichtigt weiters, dass das Benzolmolekül tatsächlich aus je 6 C und sechs H-Atomen besteht. Die Strukturformeln zeigen außerdem noch, dass die Kohlenstoffatome ringförmig angeordnet und durch ein System delokalisierter konjugierter Doppelbindungen miteinander Verbunden sind.

Beispiele	Strukturformeln				Andere Darstellungsformen
Beispiele	Elektronenformel	Valenzstrichformel	Keilstrichformel	Skelettformel	Konstitutionsformel	Summenformel	Verhältnisformel
Methan				-	CH₄	CH₄	CH₄
Ethanol					CH₃-CH₂-OH	C₂H₆O	C₂H₆O
Propan					CH₃–CH₂–CH₃	C₃H₈	C₃H₈
Essigsäure					CH₃–COOH	C₂H₄O₂	CH₂O
Benzol	-		-	oder	-	C₆H₆	C₁H₁
Benzoesäure	-	-	-		C₆H₅-COOH	C₇H₆O₂	C₇H₆O₂
Morphin	-	-		-	-	C₁₇H₁₉NO₃	C₁₇H₁₉NO₃