Eine Fähigkeit, die in zukünftigen Kapiteln benötigt wird, ist die Fähigkeit, die Masse der Formel einer ionischen Verbindung zu bestimmen. Diese Größe wird als Formelmasse bezeichnet. Die Formelmasse erhält man, indem man die Massen der einzelnen Atome in der Formel der Verbindung addiert. Da eine richtige Formel elektrisch neutral ist (ohne Elektronengewinn oder -verlust), können die Ionen für die Berechnung der Formelmasse als Atome betrachtet werden.

Beginnen wir mit der Berechnung der Formelmasse von Natriumchlorid (NaCl). Diese Formelmasse ist die Summe der Atommassen eines Natrium- und eines Chloratoms, die wir aus dem Periodensystem entnehmen; wir verwenden hier die Massen auf zwei Dezimalstellen:

Na: 22,99 amu

Cl: +35,34 amu

Gesamt: 58,44 amu

Die Formelmasse von NaCl beträgt auf zwei Dezimalstellen genau 58,44 amu.

Wenn eine ionische Verbindung mehr als ein Anion oder Kation hat, muss man daran denken, das richtige Vielfache der Atommasse für das betreffende Element zu verwenden. Für die Formelmasse von Calciumfluorid (CaF2) müssen wir die Masse des Fluoratoms mit 2 multiplizieren, um die beiden Fluoratome in der chemischen Formel zu berücksichtigen:

Ca: 1 x 40,08 = 40,08 amu

F: 2 x 19,00 = +38.00 amu

Gesamt = 78,08 amu

Die Formelmasse von CaF2 ist 78,08 amu.

Bei ionischen Verbindungen mit mehratomigen Ionen muss die Summe die Anzahl und Masse jedes Atoms in der Formel für das mehratomige Ion enthalten. Zum Beispiel hat Kaliumnitrat (KNO3) ein Kaliumatom, ein Stickstoffatom und drei Sauerstoffatome:

K: 1 x 39,10 = 39,10 amu

N: 1 x 14.00 = +14,00 amu

O: 3 x 16,00 = +48,00 amu

Gesamt = 101,10 amu

Die Formelmasse von KNO3 ist 101,10 amu.

Wenn eine Formel mehr als eine mehratomige Einheit in der chemischen Formel enthält, wie in Ca(NO3)2, vergiss nicht, die Atommasse jedes Atoms innerhalb der Klammern mit dem tiefgestellten Index außerhalb der Klammern zu multiplizieren. Dies ist notwendig, weil sich der tiefgestellte Index auf das gesamte mehratomige Ion bezieht. So bedeutet der tiefgestellte Index 2 bei Ca(NO3)2 zwei vollständige Nitrat-Ionen, so dass wir die Massen von zwei (1 × 2) Stickstoffatomen und sechs (3 × 2) Sauerstoffatomen zusammen mit der Masse eines einzelnen Calciumatoms addieren müssen:

Ca: 1 x 40,08 = 40,08 amu

N: 2 x 14,00 = +28.00 amu

O: 6 x 16.00 = +96.00 amu

Gesamt = 164.08 amu

Der Schlüssel zur Berechnung der Formelmasse einer ionischen Verbindung ist die korrekte Zählung jedes Atoms in der Formel und die entsprechende Multiplikation der Atommassen ihrer Atome.

Zu Ihrer Gesundheit: Hydrate

Einige ionische Verbindungen haben Wasser (H2O) in ihrer Formeleinheit enthalten. Diese Verbindungen, Hydrate genannt, haben eine charakteristische Anzahl von Wassereinheiten, die mit jeder Formeleinheit der Verbindung verbunden sind. Hydrate sind Feststoffe und keine Flüssigkeiten oder Lösungen, trotz des Wassers, das sie enthalten.

Um die chemische Formel eines Hydrats zu schreiben, schreibt man die Anzahl der Wassereinheiten pro Formeleinheit der Verbindung hinter die chemische Formel. Die beiden chemischen Formeln werden durch einen senkrecht stehenden Punkt getrennt. Das Hydrat von Kupfer(II)-sulfat hat fünf Wassereinheiten pro Formeleinheit und wird daher als CuSO4-5H2O geschrieben. Der Name dieser Verbindung ist Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, wobei die Vorsilbe Penta- auf das Vorhandensein von fünf Wassereinheiten pro Formeleinheit von Kupfer(II)-sulfat hinweist.

Hydrate haben verschiedene Verwendungen in der Gesundheitsindustrie. Kalziumsulfat-Halbhydrat (CaSO4-½H2O), bekannt als Gips, wird zur Herstellung von Gipsverbänden bei Knochenbrüchen verwendet. Bittersalz (MgSO4-7H2O) wird als Badesalz und Abführmittel verwendet. Aluminiumchloridhexahydrat ist ein aktiver Bestandteil von Antitranspirantien. In der beigefügten Tabelle sind einige nützliche Hydrate aufgeführt.

Tabelle \(\PageIndex{1}\): Namen und Formeln einiger weit verbreiteter Hydrate

Formel	Name	Verwendung
AlCl3-6H2O	Aluminiumchlorid-Hexahydrat	Antiperspirant
CaSO4-½H2O	Kalziumsulfat Halbhydrat (Gips)	Gips (für Knochenbrüche und Abgüsse)
CaSO4-2H2O	Kalziumsulfat Dihydrat (Gips)	Trockenmauerkomponente
CoCl2-6H2O	Cobalt(II)-chlorid-Hexahydrat	Trocknungsmittel, Feuchtigkeitsindikator
CuSO4-5H2O	Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat	Fungizid, Algizid, Herbizid
MgSO4-7H2O	Magnesiumsulfat-Heptahydrat (Bittersalz)	Linderungsmittel, Badesalz
Na2CO3-10H2O	Natriumcarbonat-Decahydrat (Waschsoda)	Waschmittelzusatz/Reiniger