Vom Massenverhältnis zur Formel

Massenverhältnisse der Elementportionen bei chemischen Reaktionen können durch quantitative Versuche bestimmt werden. Da auch die Atommassen aus diversen Tabellen (z.B. "Periodensystem der Elemente") bekannt sind, ist es möglich, das ANZAHLVERHÄLTNIS der Atome verschiedener Elemente in einem Teilchenverband und damit in der chemischen Verbindung zu berechnen.

Beispiel: Die Verhältnisformel von Kupfersulfid

Bei der Synthese von Kupfersulfid ergibt sich bei sehr genauen Versuchen folgendes Massenverhältnis:

Eine Kupferportion ist nun nichts anderes als ein Verband von Kupferatomen. Zwischen der Masse aller Kupferatome in der Kupferportion und der Masse eines Kupferatoms m (1 Cu) besteht folgender Zusammenhang:

Entsprechendes gilt für die Schwefel
portion:

Nimmt man an, dass eine Kupferportion aus der Anzahl a Kupferatome besteht und die damit reagierende Schwefelportion aus der Anzahl b Schwefelatome, so gilt:

m (Kupferportion) = a * m (1 Cu) und m (Schwefelportion) = b * m (1 S) (2) (3)

Aus den Gleichungen (1), (2) und (3) ergibt sich durch Einsetzen die Formel:

Setzt man nun die Atommassen ein mit m (1 Cu) = 63,55 u und m (1 S) = 32,06 u, so erhält man nach entsprechender Umformung:

Das Anzahlverhältnis N( Cu) : N(S), in dem die Atome der beiden Elemente reagiert haben, ist also a : b = 2 : 1 .

Dieses Verhältnis muss also auch in der Verbindung Kupfersulfid vorliegen: Ein aus Kupfer und Schwefel be
stehender Teilchenverband, der das oben angegebene experimentell bestimmte Massenverhältnis besitzt, hat also die Verhältnisformel Cu2S1 . Diese FORMEL gibt also das Anzahlverhältnis der Atome in einer Verbindung an: 2 Kupferatome kommen auf 1 Schwefelatom.

Arbeitsauftrag: Berechne zeilenweise das Anzahlverhältnis und die Formel der entsprechenden Verbindungen!

Verbindung	Element-

Verhältnis	Massenverhältnis m (X) [g]

der Portionen m (Y) [g]

Atommassen

(1 Atom) [u]	Anzahl- N (X)

verhältnis N (Y)

Formel
Wasser	m(Wasserstoff)

m(Sauerstoff)	0,126

1	1

16
Eisenoxid	m(Eisen)

m(Sauerstoff)	3,48

1	55,85

16
Eisenoxid	m(Eisen)

m(Sauerstoff)	2,32

1	55,85

16
Bleioxid	m(Blei)

m(Sauerstoff)	12,95

1	207,2

16
Bleioxid	m(Blei)

m(Sauerstoff)	9,71

1	207,2

16
Stickstoff-

oxid	m(Stickstoff)

m(Sauerstoff)	1,75

1	14

16
Stickstoff-

oxid	m(Stickstoff)

m(Sauerstoff)	0,44

1	14

16
Stickstoff-

oxid	m(Stickstoff)

m(Sauerstoff)	0,35

1	14

16
Kohlenstoff-

oxid	m(Kohlenstoff)

m(Sauerstoff)	0,38

1	12

16
Schwefel-

oxid	m(Schwefel)

m(Sauerstoff)	0,67

1	32

16

v05/08.03. 2007