Überblick

Eine empirische Formel gibt das kleinste ganzzahlige Verhältnis der Atome oder Bestandteile in einer Verbindung an. Sie zeigt nicht immer das tatsächliche Molekül, aber die grundlegende Zusammensetzung. Glucose hat zum Beispiel die Molekülformel C6H12O6, während die empirische Formel CH2O lautet, weil sich das Atomverhältnis auf 1:2:1 kürzen lässt. Empirische Formeln sind in allgemeiner Chemie, Laborberichten, Verbrennungsanalyse und Zusammensetzungsaufgaben sehr häufig.

Dieser Rechner wandelt Massenprozente und Atommassen in ein Molverhältnis um. Da die gemeinsame Rechneroberfläche nur numerische Eingaben verwendet, erscheinen die Ergebnisse mit den generischen Bezeichnungen A, B und C statt mit Elementsymbolen. Du kannst A als Kohlenstoff, B als Wasserstoff und C als Sauerstoff behandeln oder beliebige andere Elemente nutzen, indem du deren passende Atommassen eingibst. Für eine Verbindung mit nur zwei Elementen wird der dritte Massenanteil auf 0 gesetzt.

So nutzt du den Rechner

Gib für jeden Bestandteil den Massenanteil und die Atommasse in Gramm pro Mol ein. Die Massenprozente sollten normalerweise ungefähr 100 % ergeben. Kleine Abweichungen sind üblich, weil experimentelle Daten gerundet werden. Liegt die Summe weit von 100 entfernt, solltest du prüfen, ob ein Bestandteil fehlt oder ob die Werte als Massenbruchteile statt als Prozente vorliegen.

Die Standardwerte modellieren eine Verbindung mit 40,0 % Kohlenstoff, 6,7 % Wasserstoff und 53,3 % Sauerstoff. Mit Atommassen von ungefähr 12,011, 1,008 und 15,999 reduziert sich das auf ein Verhältnis von 1:2:1. Der Molekülmultiplikator skaliert die empirische Formel, wenn bekannt ist, dass die Molekülformel ein ganzzahliges Vielfaches ist. Ohne unabhängige molare Masse ist dieser Faktor nur eine Szenarioangabe.

Formel

Die Standardmethode nimmt eine 100-g-Probe an. Dadurch wird ein Massenprozent direkt zu Gramm:

Stoffmenge des Elements = Massenprozent / Atommasse

Jede Stoffmenge wird anschließend durch die kleinste positive Stoffmenge geteilt. Die entstehenden Dezimalverhältnisse werden in kleine ganze Zahlen überführt. Manchmal liegen die Verhältnisse nahe bei Hälften, Dritteln oder Vierteln, deshalb testet der Rechner kleine Multiplikatoren, um ein sauberes ganzzahliges Verhältnis zu finden. Die endgültige empirische Formel ist die gekürzte ganzzahlige Version dieses Verhältnisses.

Beispiel

Bei 40,0 % A mit Atommasse 12,011, 6,7 % B mit Atommasse 1,008 und 53,3 % C mit Atommasse 15,999 ergeben sich auf Basis einer 100-g-Probe ungefähr 3,33, 6,65 und 3,33 Mol. Teilt man durch den kleinsten Wert, erhält man etwa 1, 2 und 1. Das empirische Verhältnis ist also 1:2:1, und die generische Formel lautet AB2C.

Wenn die tatsächliche molare Masse doppelt so groß wäre wie die Masse der empirischen Formel, wäre der Molekülmultiplikator 2 und die geschätzte Molekülformel A2B4C2. Genau deshalb sollten empirische Formel und Molekülformel nicht ohne zusätzliche Information gleichgesetzt werden.

Einordnung und Grenzen

Das empirische Verhältnis ist am verlässlichsten, wenn die Massenprozente aus einer vollständigen und genauen Elementaranalyse stammen. Rundung kann Verhältnisse leicht verschieben, besonders wenn ein Element nur in kleiner Menge vorkommt. Hydrate, Salze, Gemische, Isotopenmassen, Verunreinigungen und unvollständige Verbrennungsdaten können Ergebnisse ebenfalls beeinflussen. Der Rechner erkennt keine Elementsymbole und bewertet keine chemische Plausibilität; er führt nur die Verhältnisrechnung aus. Nutze ihn als transparente Rechenhilfe und bestätige die endgültige Formel mit Laborkontext oder einer chemischen Referenz.