Chemie-Lexikon/Symbolschreibweise - Benennung von Verbindungen

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Die Symbolschreibweise für die Elemente bzw. Atome wird zum Beispiel verwendet, um chemische Verbindungen zu beschreiben. Anhand der Symbolschreibweise von Verbindungen kann man erkennen welche Elemente und wieviele Atome jeder Sorte enthalten sind. Dies erspart ausführliche wörtliche Beschreibungen der Art:

• Ich habe eine Verbindung, die aus Molekülen besteht, die jeweils aus zwei Atomen Wasserstoff und einem Atom Sauerstoff besteht.

Wie einfach ist dagegen

• $H_2O$.

Zu beachten ist dabei, dass die Formel (so nennt man die symbolische Schreibweise einer chemischen Verbindung!) nicht immer die Zusammensetzung von Molekülen beschreibt, sondern manchmal auch "nur" eine Verhältnisformel ist. So ist das beim Kochsalz der Fall.

• $NaCl$ bedeutet hier, dass man eine Verbindung hat, bei der Natrium- und Chloratome im Anzahlverhältnis 1:1 reagiert haben.

Bei den folgenden Übungen beachten wir diesen Unterschied aber nicht!

Was bei den Atomsymbolen zu beachten ist

Wie du schon gelernt hast, werden im Periodensystem der Elemente (PSE) alle Elemente mit einem oder zwei Buchstaben, den Elementsymbolen, angegeben; so zum Beispiel steht für Natrium das Symbol Na, für Kohlenstoff C (vom lateinischen Wort carbonium) oder für Sauerstoff O (griechisch oxys). Die Symbole leiten sich allgemein von den wissenschaftlichen Bezeichnungen der Elementnamen ab.

Atomsymbole sind die wichtigsten Vokabeln der Chemiker. Als Schüler brauchst du nicht alle lernen, aber die häufig Verwendeten musst du kennen.

AUFGABE 1

Das Memo-Quiz kann dich beim Lernen von 12 wichtigen Elementsymbolen unterstützen.

Atomsymbol

Besteht ein Symbol aus zwei Buchstaben, so wird immer der erste Buchstabe groß und der zweite Buchstabe klein geschrieben; deswegen ist genau auf die Groß- und Kleinschreibung zu achten.

Beispiele für die Groß- und Klein-Schreibung von Elementsymbolen

• $Co$ steht für das Element Cobalt.
• $CO$ steht für die Verbindung Kohlenstoffmonoxid aus den Elementen Kohlenstoff $C$ und Sauerstoff $O$.
• $CoO$ steht für die Verbindung Cobaltoxid aus den Elementen Cobalt $Co$ und Sauerstoff $O$.

AUFGABE 2

Bearbeite diesen kleinen Multiple-Choice-Test, in dem du herauslesen sollst, wieviele Element in einer vorgegebenen Verbindung enthalten sind. Nimm dir dazu das Periodensystem zur Hand, damit du nachschauen kannst, ob es ein Symbol auch wirklich gibt.

Verbindungen in Symbolschreibweise

Diese Elementsymbole, auch Atomsymbole genannt, können zwei Bedeutungen haben: zum einen stehen sie für die Elemente an sich, in manchen Situationen aber steht sie für einzelne Atome. So werden sie benutzt um Verbindungen von Atomen auszudrücken. Dazu werden die Symbole aller in der Verbindung enthaltenen Elemente und deren Anzahl angegeben, denn das Verhältnis in dem die beteiligten Atome miteinander reagieren bestimmt ja, welchen Stoff man hat (Zur Erinnerung: schwarzes und rotes Kupferoxid unterscheiden sich zum Beispiel im Verhältnis der Anzahl der Kupfer- bzw. Sauerstoffatome)

Index

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

Beispiele für die Symbolschreibweise wichtiger Verbindungen:

Wasser	=	H2O	... enthält Moleküle, die aus 2 Wasserstoffatomen und 1 Sauerstoffatom bestehen.
Wasserstoffperoxid	=	H2O2	... besteht aus 2 Wasserstoffatomen und 2 Sauerstoffatomen
Kohlenstoffmonoxid	=	CO	... enthält Moleküle, die aus 1 Kohlenstoffatom und 1 Sauerstoffatom bestehen.
Kohlenstoffdioxid	=	CO2	... besteht aus 1 Kohlenstoffatom und 2 Sauerstoffatomen
Ammoniak	=	NH3	... besteht aus 1 Stickstoffatom und 3 Wasserstoffatomen
Kochsalz	=	NaCl	... enthält Natrium- und Chloratome im Verhältnis 1:1

AUFGABE 3

Fülle den Lückentext aus und gib an, aus wievielen Arten an Atomen also Elementen die mit ihrer Formel angegebenen Verbindungen bestehen.

Man liest die Symbolschreibweise vor, indem man die einzelnen Buchstaben und die Zahlen nacheinander einzeln ausspricht (auch wenn ein Symbol aus zwei Buchstaben besteht):

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

AUFGABE 4

Hör dir die Aufnahmen einzeln an und schreibe jeweils die diktierten Formeln mit. Kontrolliere sofort die erste Aufnahme, damit du Fehler erkennst und es bei der zweiten Übung dann hoffentlich besser machst. Nebenbei hörst du auch, wenn man solche Formeln ausspricht.

TIPP: Nach dem du alles aufgeschrieben hast, solltest du noch einmal die Formeln anschauen, ob du die Groß- und Kleinschreibung bei den Elementsymbolen auch richtig hast. GENAU AUF DIE GROßEN UND KLEINEN BUCHSTABEN ACHTEN!!

• Aufnahme 1 Nur Verbindungen mit zwei Elementen

Lösung Aufnahme 1

Folgende Formeln wurden in der ersten Aufnahme vorgelesen: $K_2O$; $Fe_3O_4$; $MgCl_2$; $HCl$; $SeF_2$; $Ca_2C$; $Al_2O_3$; $CuO$; $C_2H_6$; $H_2O_2$

• Aufnahme 2 Verbindungen mit beliebig vielen Elementen (da die Formeln komplizierter sind, lohnt es sich die Aufnahme doppelt anzuhören!)

Lösung Aufnahme 2

$H_3PO_4$; $KMnO_4$; $Cr_2O_3$; $CH_3COOH$; $Na_2CO_3$; $Cl_2$; $HCN$; $NaHSO_4$; $CuCl_2$; $C_6H_{12}O_6$

TIPP: Bei der letzten Aufgaben zeigt es sich auch, dass es gut ist, wenn man die Symbole einigermaßen kennt. Denn so weiß man, welche der Buchstaben man groß- und welche man kleinschreiben muss!

INFORMATION Reihenfolge der Atomsymbole

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

• H₂O = Wasser
• CO_2 = Kohlendioxid
• NaCl = Kochsalz

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

Beispiele bei denen Wasserstoff hinten steht:

• NH₃ = Ammoniak
• CH₄ = Methan

AUFGABE 6

Übe die Symbolschreibweise mit einem Zuordnungsquiz, bei dem zu die gezeichneten Atome mit der entsprechenden Symbolschreibeweise zusammenbringen musst.

Benennung von Verbindungen

Neben den sogenannten Trivialnamen, unter denen viele Verbindungen bekannt sind (wie die Beispiele oben), gibt es auch eine systematische Benennung, die Nomenklatur von Verbindungen, die sich aus der Symbolschreibweise ergibt.

Trivialname ≠ Systematischer Name

• Trivialname: Bezeichnungen, die meist historisch entstanden sind und keinen Rückschluss auf die Zusammensetzung zulassen (Wasser, Ammoniak, Salzsäure, ...)
• Systematischer Name: Ergibt sich aus den Namen der beteiligten Elemente, unter Verwendung von Zahlwörtern. (Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Natriumchlorid, ...)

WICHTIG Zahlwörter

Merke dir die im systematischen Namen immer wieder verwendeten ersten 10 Zahlwörter:

Mono-, Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta-, Okta-, Nona-, Deka-.

Beispiel: As₂O₅ heißt mit systematischem Namen Diarsenpent(a)oxid.

AUFGABE 6

In einem Memo-Quiz kannst du die Zahlwörter mit den Indexzahlen zusammenbringen.

AUFGABE 7

Welches der systematischen Bezeichnungen ist richtig? Achte in diesem Multiple-Choice-Test besonders auf die Zahlwörter. Die Elementnamen und die Endungen sind richtig!

Das Element, das hinten steht, wird oft mit der Endung -id angegeben; teilweise unter Verwendung der Anfangsbuchstaben oder des ganzen wissenschaftlichen Namens.

Endungen in Verbindungen

• -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
• -nitrid= Verbindung mit Stickstoff

Metalle (die auch eigentlich immer vorne ind er Formel stehen) werden nicht anders benannt!

WICHTIG: Verbindungen mit mehr als zwei Elementen!

Verbindungen mit drei oder mehr Elementen haben meist Trivialnamen bzw. folgen einer anderen Systematik, die ihr später kennenlernen werdet!

AUFGABE 8

In einem Memo-Quiz kannst du dich im Zuordnen von Element und Endung üben.

Beispiele für die systematische Benennungen:

Fe2O3	Dieisentrioxid
CO	(Mono)Kohlenstoffmonooxid
AlCl3	Aluminiumtrichlorid
H2O	Dihydrogenmonoxid (Chemischer Name für Wasser), aber es geht auch Dihydrogenoxid

AUFGABE 9

In dem Zuordnungsquiz Kennst du diese Verbindungen? kannst du wichtige Stoffe mit ihrem Trivialnamen, ihrer Formel und dem Modell wiederholen, die du schon können solltest.

Verbindungen nach dem Namen richtig aufschreiben

Bei Bedarf gibt es hier noch einmal drei weitere Beispiele, für die in Audioaufnahmen ausführlich erklärt wird, wie man auf die systematische Bezeichnung kommt.

• Wie ist die systematische Bezeichnung für $Na_2O$?
• Wie ist die systematische Bezeichnung für $Fe_2S_3$?
• Wie ist die systematische Bezeichnung für $AlCl_3$?

AUFGABE 10

Bestimmt zu den gegebenen Formeln von Verbindungen die systematische Bezeichnung. Es gibt drei Sets von jeweils 5 Aufgaben. Bearbeitet erst eines und kontrolliert dieses, damit ihr mögliche Fehler erkennen könnt. Bearbeitet dann erst die nächsten fünf Aufgaben. Falls ihr die ersten 10 Verbindungen richtig benennt sollte das reichen. Wenn nicht bearbeitet noch die dritten 5 Aufgaben.

• $CuCl_2$ , $Al_2S_3$ , $Na_2O$, $AuF_3$, $CO$

LÖSUNGEN Set 1

Kupferdichlorid, Dialuminiumtrisulfid, Dinatriumoxid, Goldtrifluorid , Kohlenmonoxid

• $Fe_3O_4$ , $PbCl_4$ , $N_2O$, $AgBr$ , $S_2Cl_2$

LÖSUNGEN Set 2

Trieisentetraoxid, Bleitetrachlorid, Distickstoffoxid, Silberbromid , Dieschwefeldichlorid

• $PBr_3$ , $KI$ , $PbO_4$ , $NiCl_2$ , $As_2S_5$

LÖSUNGEN Set 3

Phosphortribromid, Kaliumiodid, Bleitetraoxid, Nickeldichlorid, Diarsenpentasulfid

Und nun die umgekehrte Aufgabe ...

AUFGABE 11

Bestimmt zu dem gegebenem systematischen Namen der Verbindungen die Formel. Es gibt wieder drei Sets von jeweils 5 Aufgaben.

• Calciumoxid, Dilithiumsulfid, Aluminiumtriiodid, Platindichlorid, Tricalciumdinitrid

LÖSUNGEN Set 1

$CaO$, $Li_2S$, $AlI_3$, $PtCl_2$, $Ca_3N_2$

• Kupferoxid, Trinatriumphosphid, Cobaltdiiodid, Dieisentrisulfid, Schwefeltrioxd

LÖSUNGEN Set 2

$CuO$, $Na_3P$, $CoI_2$, $Fe_2S_3$, $SO_3$

• Siliciumdioxid, Quecksilberdichlorid , Alumimiumtribromid, Dikaliumsulfid , Magnesiumsulfid

LÖSUNGEN Set 3

$SiO_2$, $HgCl_2$, $AlBr_3$, $K_2S$, $MgS$

Noch etwas wichtiges zum Abschluss:

Benennungsregeln gelten nur für Verbindungen!

Bestehen Moleküle aus nur einer Atomsorte, so wird die Ziffer im Index nicht in der Benennung berücksichtigt:

• Wasserstoffteilchen sind zweiatomigen Moleküle. Als Symbol schreibt man H₂ und man sagt einfach "Wasserstoff".
• Das gleiche gilt für die Moleküle von "Sauerstoff", die die Formel O₂ haben.
• Auch bei der Saierstoffverbindung "Ozon" mit der Formel O₃ sagt man nicht Trisauerstoff oder Trioxid.

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 4 H₂O: Die 4 bezieht sich auf die ganze Verbindung (bzw. die ganze Formel); das heißt, es sind 4 Wassermoleküle.

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

4 H₂O = "4 H-2-O" (Vier-Hah-Zwei-Oh).

Überträgt man aber eine Reaktionsgleichung (mit Symbolschreibweise) in ein Reaktionsschema (Namen der Elemente oder Verbindungen), so spielen diese Koeffizienten keine Rolle!

AUFGABE 11

Auf der Wikipedia-Seite zum Hochofen findest du in einem Unterkapitel Informationen zu den Chemischen Reaktionen während der Reduktion von Eisen.

Halte im Heft unter der Überschrift Reaktionen im Hochofenprozess einige der Reaktionen erst in Symbolschreibweise fest und schreib dann darunter das Reaktionsschema, indem du die systematische Benennung der beteiligten Verbindungen verwendest.

• Und zwar die drei Reaktionen im ersten Textabschnitt.
• Die drei Reaktionen in der linken Tabellenspalte.

Gib zu jeder Reaktion auch an, wie man sie im Wikipedia-Text noch nennt.

Beispiel:

C + O₂ → CO ₂

Kohlenstoff + Sauerstoff → Kohlen(stoff)dioxid

LÖSUNGEN

Verbrennung des im Koks enthaltenen Kohlenstoffs mit Sauerstoff

• $\mathrm{\ C + O_2 \longrightarrow CO_2}$ Kohlenstoff + Sauerstoff ⟶ Kohlen(stoff)dixoid

Boudouard-Reaktion

• $\mathrm{\ CO_2 + C \longrightarrow 2 CO}$ Kohlendioxid + Kohlenstoff ⟶ Kohlen(stoff)monoxid

Aufspaltung des im Heißgas befindlichen Wasserdampfs

• $\mathrm{\ H_2O + C \longrightarrow H_2 + CO}$ Wasser + Kohlenstoff ⟶ Wasserstoff + Kohlenmonoxid

"Wasser" ist ein "Trivialname". Systematisch benannt wäre er "Diwasserstoffoxid", das ist aber unüblich.

Indirekte Reduktionen

• $\mathrm{ \ 3 \ Fe_2O_3 + CO \longrightarrow \ 2 \ Fe_3O_4 + CO_2 }$ Dieisentrioxid + Kohlenmonoxid ⟶ Trieisentetraoxid + Kohlendioxid

• $\mathrm{ Fe_3O_4 + CO \longrightarrow \ 3 \ FeO + CO_2}$ Trieisentetraoxid + Kohlenmonoxid ⟶ Eisenoxid + Kohlendioxid

• $\mathrm{ FeO + CO \longrightarrow Fe + CO_2}$ Eisenoxid + Kohlenstoff ⟶ Eisen + Kohlendioxid