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chemische Zeichensprache

 

[ç-], zusammenfassende Bezeichnung für die international anerkannten Symbole zur Beschreibung chemischer Stoffe und Reaktionen. Zur Kennzeichnung eines chemischen Elements dient stets das chemische Symbol, das aus dem Anfangsbuchstaben - und gegebenenfalls einem weiteren Buchstaben - des lateinischen oder griechischen Namens des Elements besteht, z. B. H für Wasserstoff (lateinisch Hydrogenium), He für Helium, O für Sauerstoff (lateinisch Oxygenium), Al für Aluminium. Sollen bestimmte Isotope (Nukleide) bezeichnet werden, so wird die Massenzahl links oben, die Kernladungszahl links unten am Elementsymbol vermerkt, z. B. ³₁H für Tritium, ²³⁵₉₂U für das Uranisotop 235.

 

Die chemischen Symbole sind die Grundelemente der chemischen Formeln. Eine atomare Struktur wird allein durch das Elementsymbol wiedergegeben. Dabei können die Atome isoliert, z. B. bei gasförmigem Helium, oder in einem Kristallverband, z. B. bei einem Metall wie Aluminium, vorliegen. Liegt das Element in Form von Molekülen vor, wird die Anzahl der Atome im Molekül am Symbol rechts unten als Index angegeben, z. B. O₂ für gewöhnlichen Sauerstoff, O₃ für Ozon. Bei chemischen Verbindungen, die aus Molekülen aufgebaut sind, werden in der Bruttoformel (Summenformel) die Symbole der beteiligten Elemente aneinander gereiht und die Anzahl der jeweiligen Atome durch einen Index angegeben, z. B. H₂O für Wasser, CH₄ für Methan. Ist die Verbindung ein Ionenkristall, so stellt die Formel die kleinste mit ganzzahligen Koeffizienten erhältliche Atomgruppe dar, z. B. NaCl bei Natriumchlorid. - Charakteristische Gruppen werden auch bei Bruttoformeln meist erkennbar angegeben, z. B. NH₄NO₃ für Ammoniumnitrat (nicht H₄N₂O₃), CH₃OH für Methanol (nicht CH₄O), und in Klammern gesetzt, wenn mehrere gleichartige Gruppen vorhanden sind, z. B. Al₂(SO₄)₃ für Aluminiumsulfat. Zwischen zwei Teilen einer Formel angebrachte »Malpunkte« bedeuten ein »plus« (d. h. eine Anlagerung), z. B. CuSO₄ · 5H₂O bei Kupfersulfatpentahydrat. Ionen werden durch Angabe der Ladungszahl rechts oben am Elementsymbol oder an der chemischen Formel gekennzeichnet, z. B. Ca²⁺, NH⁺₄, HCO^-₃. Das ungepaarte Elektron von Radikalen wird als Punkt wiedergegeben, z. B. ·OOH, ·CH₃. Strukturformeln geben die Konstitution von Molekülen an. Kovalente Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen werden dabei durch eine entsprechende Anzahl von Bindungsstrichen wiedergegeben. Die Darstellung kann ausführlich oder - für den Fachmann genauso eindeutig - vereinfacht sein, z. B. bei Propionsäure.In der organischen Chemie werden besonders bei Ringverbindungen die Symbole C für Kohlenstoff und H für Wasserstoff oft weggelassen, z. B. bei Cyclopenten. Polare kovalente Bindungen werden durch Angabe von Partialladungen gekennzeichnet, z. B. -. Zur räumlichen Darstellung von Molekülen können Konformationsformeln (z. B. Glucose) und Projektionsformeln (z. B. Stereochemie) verwendet werden.

 

Chemische Reaktionen werden durch Reaktionsgleichungen (chemische Gleichungen) beschrieben. Art und Anzahl der Atome müssen dabei auf beiden Seiten des Gleichheitszeichens (oder des Reaktionspfeiles) gleich sein. Sind Ionen an der Reaktion beteiligt, so muss zusätzlich die Summe der Ionenladungen auf beiden Seiten gleich sein, z. B.:

 

Gleichgewichtsreaktionen werden durch zwei Pfeile in gegensätzliche Richtung gekennzeichnet, z. B.:

 

In einer chemischen Gleichung werden durch die Formelsymbole die Art und durch die davor stehenden Faktoren (stöchiometrische Zahlen) die Anzahl der reagierenden Teilchen wiedergegeben. Da die Stoffmenge n ein Maß für die Teilchenzahl ist, lassen sich aus chemischen Gleichungen Stoffmengenbeziehungen ableiten, z. B. aus der angegebenen Gleichung für die Ammoniaksynthese:

 

Mithilfe der molaren Masse M und der Beziehung M = m/n können die Stoffmengen in Massen m umgerechnet werden.

 

Geschichte:

 

Die Alchimie benutzte zur Bezeichnung der Metalle und mancher Begriffe ihrer Arbeitsmethoden Sinnbilder, die zum Teil aus der Astrologie entlehnt waren. Mit fortschreitender Erweiterung der chemischen Kenntnisse wurden diese Symbole kombiniert, um beispielsweise Salze beschreiben zu können. Eine Vereinfachung brachte das System von J. H. Hassenfratz und P.-A. Adet (1787), die Alkalien durch ein Dreieck, Metalle durch einen Kreis und Verbindungen durch ein Viereck beschrieben, in das der Anfangsbuchstabe des lateinischen Namens gesetzt wurde. Dieses Verfahren litt jedoch ebenso wie das von J. Dalton (1810) vorgeschlagene System, für die Elemente Kreise mit verschiedener Kennzeichnung im Inneren zu verwenden, an typographischen Schwierigkeiten. Die Grundlagen der heutigen chemischen Zeichensprache wurden 1814 durch den schwedischen Chemiker J. J. Berzelius geschaffen.