Symbolschreibweise

Im Periodensystem der Elemente (PSE) werden alle Stoffe mit Kürzeln, mit Atomsymbolen angegeben, wie zum Beispiel Natrium = Na, Kohlenstoff = C (vom lateinischen Wort carboneum) oder Sauerstoff = O (lateinisch oxygenium). Die Symbole leiten sich entweder von den alten lateinischen oder griechischen Namen der Elemente ab oder bei den neueren Elementen von den englischen Namen ab.

Besteht ein Symbol aus zwei Buchstaben so wird immer der erste Buchstabe groß und der zweite Buchstabe klein geschrieben.

Beispiele für die Groß- und Klein-Schreibung von Element-Symbolen

• Co steht für das Element Cobalt.
• CO steht für eine Verbindung aus den Elementen Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O).

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Verbindungen in Symbolschreibweise

Diese Atomsymbole werden auch benutzt um Verbindungen von Atomen auszudrücken. Dazu werden die Symbole aller in der Verbindung enthaltenen Elemente und deren Anzahl angegeben.

Die Anzahl der einzelnen Atome wird durch einen Index (kleine, tiefergestellte Zahl hinter dem Symbol) angegeben. Die Zahl "1" als Index wird fast immer weggelassen.

Beispiele für die Symbolschreibweise wichtiger Verbindungen:

Man liest die Symbolschreibweise vor, indem man die einzelnen Buchstaben und die Zahlen nacheinander ausspricht:

• H₂O = "H-2-0" (Hah-Zwei-Oh)
• CO₂ = "C-O-2" (Ceh-Oh-Zwei)
• Fe₂O₃ = "Fe-2-O-3" (Ef-Eh-Zwei-Oh-Drei)

Die Reihenfolge der Atomsymbole in den Formeln der Verbindungen richtet sich nach der Stellung im Periodensystem: Das Atomsymbol, das weiter links steht, ist das Erstgenannte, sobald Atomsymbole untereinander stehen, wird das untere zuerst genannt.

Ausnahmen gibt es beim Wasserstoff, wenn er sich mit Stickstoff oder Kohlenstoff verbindet.

Beispiele bei denen Wasserstoff hinten steht:

• NH₃ = Ammoniak
• CH₄ = Methan

Benennung von Verbindungen

Neben den sogenannten Trivialnamen, die viele bekannte Verbindungen haben (siehe Beispiele oben), gibt es auch eine systematische Benennung (Nomenklatur) von Verbindungen, die sich aus der Symbolschreibweise ergibt.

Die systematische Benennung von Verbindungen ergibt sich aus den Namen der beteiligten Elementen, unter Verwendung von Zahlwörtern. Sie heißen der Reihe nach: Mono-, Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta-, Okta-, Nona-, Deka-, und so weiter. So heißt As₂O₅ beispielsweise in Worten Diarsenpent(a)oxid.

Das Element, das hinten steht, wird oft mit der Endung -id angegeben; teilweise unter Verwendung des lat./griech. Namens.

Beispiele für Endungen:

• -oxid = Verbindung mit Sauerstoff (von lat. Oxygenium)
• -sulfid = Verbindung mit Schwefel (von lat. Sulfur)
• -carbid = Verbindung mit Kohlenstoff (von lat. Carboneum)
• -hydrid = Verbindung mit Wasserstoff (von lat. Hydrogenium)
• -fluorid = Verbindung mit Fluor
• -chlorid = Verbindung mit Chlor
• -iodid = Verbindung mit Iod

Verbindungen mit drei oder mehr Elementen haben meist Trivialnamen.

Beispiele für systematische Benennungen:

Mehrere Teilchen

Hat man mehrere Teilchen einer Verbindung, so kann man dies auch mit der Symbolschreibweise schreiben, indem man vor die Formel eine Zahl (den sogenannten Koeffizienten) schreibt.

Zum Beispiel bedeutet 4 H₂O: 4 Wasserteilchen = 8 Wasserstoffatome und 4 Sauerstoffatome (denn die 4 bezieht sich auf die ganze Verbindung).

Arten von Verbindungen

Je nach Art der Verbindung kann die Symbolschreibweise einer Verbindung verschiedene Bedeutungen haben:

1. Bei der Symbolschreibweise H₂O von Wasser wird die Zusammensetzung der kleinsten Teilchen des Wassers beschrieben. Diese kleinsten Teilchen bezeichnet man auch als Moleküle. Die Schreibweise von Molekülen mit Hilfe der Atomsymbole bezeichnet man auch als Summenformel.
2. Bei vielen Verbindungen, den sogenannten Salzen, gibt die Formel dagegen nicht die Zusammensetzung eines Moleküls an. Die Formel NaCl von Kochsalz bezeichnet das Verhältnis, mit dem die Natrium-Atome und Chlor-Atome im Kochsalz vorliegen. Hier ist das Verhältnis 1 zu 1, das heißt auf jedes Natrium-Atom kommt ein Chlor-Atom. Die Formel von Salzen ist deshalb eine Verhältnisformel. Zur Abgrenzung von Molekülen, kann man auch geschweifte Klammern verwenden, also {NaCl}.

Anderes Beispiel für Verhältnisformeln: FeS₂ oder {FeS₂} ... auf ein Eisen-Atom kommen jeweils 2 Schwefel-Atome.

Reaktionsgleichungen in Symbolschreibweise

Symbole werden auch benutzt um Reaktionsgleichungen aufzustellen. Reaktionsgleichungen beschreiben chemische Vorgänge, die man beispielsweise in der Natur beobachtet oder absichtlich im Labor herbeiführt.

Im folgenden Beispiel wird die Verbrennung von Alkohol (Ethanol) mit Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser beschrieben:

Statt der Wortgleichung:

schreibt man in Symbolschreibweise:

Allerdings liefert eine Reaktionsgleichung nicht nur qualitative (was?) Informationen über die Reaktion. Auch quantitative (wieviel?) Informationen sind enthalten. Da das Gesetz von der Erhaltung der Masse gilt, muss die Masse der Ausgangsstoffe gleich der Masse der Endprodukte sein.

Diese Gleichheit ist hier noch nicht vorhanden, was man daran erkennt, dass die Anzahl der Atome jedes beteiligten Elementes auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung nicht übereinstimmen.

C: 2, H: 5 + 1, O: 1 + 2		C: 1; H: 2, O: 2 + 1

Nach Ausgleichen der Reaktionsgleichung, mit Hilfe von stöchiometrischen Faktoren (oder auch Koeffizienten), lautet es dann:

Die Zahlen, die in den Formeln (zum Beispiel H₂O) tiefgestellt vorkommen, nennt man Indexzahlen. Diese beziehen sich auf das chemische Element davor und geben an, wieviele Atome davon in dem Molekül vorhanden sind. Ist die Formel eines Stoffes bekannt oder aufgestellt worden, so darf man diese Zahlen nicht mehr ändern, denn andere Zahlen würden neue Stoffe angeben.

Die Zahlen, die im Formelschema vor den chemischen Formeln vorkommen, nennt man Koeffizienten. Diese geben die Anzahl der Möleküle des jeweiligen Stoffes an und dürfen für die Ausgleichsrechnung verändert werden.

Was man auch wissen muss

Neben den Formeln von wichtigen Verbindungen (wie Wasser) muss man auch folgendes wissen:
Viele Gase (außer den Edelgasen) bestehen im elementaren Zustand (also als Elemente) nicht aus einzelnen Atomen, sondern aus Molekülen mit zwei Atomen, wie z.B. O₂, N₂, Cl₂, F₂. Als Regel kann man sagen, dass alle bei Normbedingungen gasförmigen Elemente außer den Edelgasen als zweiatomige Moleküle vorliegen. Auch zweiatomig sind die Halogene, also die Elemente der 7. Hauptgruppe (Fluor, Chlor, Brom, Iod).

Wichtig ist auch, ob eine Zahl davor steht (stöchiometrischer Koeffizient) oder unten (als Index) verwendet wird: