Experimentelle Bestimmung der chemischen Formel

Chemische Verbindungen werden in der Regel mit einer empirischen oder molekularen Formel beschrieben. Diese Formeln geben Auskunft über die Menge der verschiedenen Atome der beteiligten Elemente. Aber wie werden diese Formeln aufgestellt?

Die experimentelle Analyse wird, wie die Zersetzung von Verbindungen, verwendet, um die relativen Massen der beteiligten Elemente in der Verbindung abzuschätzen. Diese relativen Massen werden dann zur Berechnung der Molzahl jedes Elements verwendet, um die Formel einer chemischen Verbindung zu bestimmen. Zum Beispiel wird eine Probe einer Verbindung experimentell so bestimmt, dass sie 43, 64 Gramm Phosphor und 56, 36 Gramm Sauerstoff enthält.

Unter Verwendung der Molmassen als Umrechnungsfaktoren werden die relativen Massen aus den experimentellen Daten in 1, 41 Mol für Phosphor und 3, 52 Mol für Sauerstoff umgerechnet. Diese Molwerte ergeben, wenn sie als vorläufige tiefgestellte Zahlen den Elementen zugeordnet werden, eine Pseudoformel der Verbindung. Wenn man die Molwerte durch den kleinsten Molwert teilt, erhält man die Molverhältnisse von etwa 2, 5 Mol Sauerstoff zu 1 Mol Phosphor, die sich direkt auf den tatsächlichen Anteil der Elemente in der Verbindung beziehen.

Wenn einer der Quotienten noch ein Dezimalwert ist, werden alle Zahlen mit der kleinsten Zählzahl multipliziert, die das kleinste ganzzahlige Verhältnis der Subskriptionen ergibt, wodurch die empirische Formel P2O5 entsteht. Die Summenformel von Verbindungen kann aus ihrer Summenformel und entweder der Molmasse oder dem Molekulargewicht bestimmt werden. So wird beispielsweise die chemische Verbindung mit der Summenformel P2O5 experimentell so gemessen, dass sie eine Molmasse von 283, 89 Gramm pro Mol aufweist.

Ihre Molekularformel ist ein ganzzahliges Vielfaches ihrer Summenformel, während ihre Molmasse ein ganzzahliges Vielfaches ihrer Masse nach der Summenformel ist. Das Verhältnis von Molmasse und Masse der Summenformel ergibt die Anzahl der Formeleinheiten. Die Multiplikation der Summenformel mit der Anzahl der Formeleinheiten ergibt die Summenformel.

Ausgehend von der Molekülformel P4O10 wird die Verbindung daher als Tetraphosphordecaoxid oder, besser bekannt unter dem Namen der Summenformel, als Phosphorpentoxid bezeichnet.