ZirkelschlagArbeitsblätter / Themen A–Z / Chemie
Verhältnisformel aus Messdaten
Chemie · Klasse 10–11 · 6 Blätter · 75 Aufgaben
Eine Analyse liefert Massen oder Massenprozente. Die Verhältnisformel entsteht daraus in vier Schritten, und fast immer führt der Weg über die Stoffmenge.
Worum es geht
Die Verhältnisformel gibt das kleinste ganzzahlige Verhältnis der Atome in einer Verbindung an. Massen allein sagen darüber nichts, denn Atome verschiedener Elemente sind verschieden schwer. Erst die Umrechnung in Stoffmengen zählt die Atome. Die Summenformel (Molekülformel) ist ein ganzzahliges Vielfaches der Verhältnisformel; um sie zu finden, braucht man zusätzlich die molare Masse.
Die Regeln
| Schritt | Rechnung | Hinweis |
|---|---|---|
| Massen | bei Massenprozenten 100 g Probe annehmen | 40 % werden zu 40 g |
| Stoffmengen | n = m / M für jedes Element | die Atommasse des Elements, nicht die des Moleküls O₂ |
| Verhältnis | alle n durch das kleinste n teilen | ergibt Werte wie 1 : 1,50 |
| ganzzahlig machen | bei ,50 mal 2, bei ,33 oder ,67 mal 3 | nur Werte sehr nah an einer ganzen Zahl runden |
| Summenformel | Faktor = M(Verbindung) / M(Verhältnisformel) | CH mit M = 78 g/mol: Faktor 6 → C₆H₆ |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Eine Probe enthält 6,98 g Eisen und 3,00 g Sauerstoff. Bestimme die Verhältnisformel. (M(Fe) = 55,845; M(O) = 15,999 g/mol)
| Schritt | Rechnung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Stoffmengen | n(Fe) = 6,98 / 55,845 = 0,1250 mol · n(O) = 3,00 / 15,999 = 0,1875 mol | Stoffmengen zählen Atome, Massen nicht |
| 2 · Durch das Kleinste | Fe: 0,1250 / 0,1250 = 1 · O: 0,1875 / 0,1250 = 1,50 | so bekommt das seltenere Element die 1 |
| 3 · Ganzzahlig | 1 : 1,50 = 2 : 3 | eine halbe Zahl verschwindet beim Verdoppeln |
| 4 · Formel | Fe₂O₃ | Eisen(III)-oxid |
Der typische Fehler
1,5 auf 2 runden. Das Verhältnis 1 : 1,50 wird zu 1 : 2, und man schreibt FeO₂. Runden ist nur erlaubt, wenn ein Wert fast ganz ist, etwa 1,98 oder 3,02 — Messungenauigkeit. Ein Wert wie 1,50 oder 1,33 ist dagegen ein echter Bruch: Man multipliziert alle Zahlen, bis ganze Zahlen dastehen.
So prüfst du dein Ergebnis
Massenanteile zurückrechnen. Berechne aus deiner Formel, wie viel Prozent Eisen sie enthält: 2 · 55,845 / 159,687 = 69,94 %. In der Probe waren es 6,98 / 9,98 = 69,94 %. Stimmen die Werte überein, ist die Formel richtig.