Stöchiometrie

Stöchiometrie (griechisch stoicheion: Grundstoff; metrein: messen), Teildisziplin der Chemie, die sich mit den Mengenverhältnissen in chemischen Reaktionen befasst. Man kennt drei stöchiometrische Gesetze. Das Gesetz der konstanten Proportionen besagt, dass eine chemische Verbindung immer aus den gleichen Verhältnissen der Ausgangsstoffe gebildet wird. Zersetzt man beispielsweise Wasser in seine Bestandteile, so ist das Verhältnis von Sauerstoffgas zu Wasserstoffgas stets 1:2:

2H2O → O2 + 2H2

Das Gesetz der multiplen Proportionen besagt, dass zwei Stoffe sich nur in ganzzahligen Vielfachen miteinander verbinden können. So besteht etwa Stickstoffmonoxid (NO) aus Stickstoff und Sauerstoff zu gleichen Teilen

N2 + O2 → 2NO

,Stickstoffdioxid (NO₂) dagegen aus einem Teil Stickstoff und zwei Teilen Sauerstoff

N2 + 2O2 → 2NO2

,Distickstofftrioxid (N₂O₃) aus zwei Teilen Stickstoff und drei Teilen Sauerstoff etc. Das Gesetz der äquivalenten Proportionen fasst die beiden vorhergehenden zusammen: Wenn zwei Elemente A und B unabhängig voneinander mit einem dritten Element C Verbindungen in bestimmten Zahlenverhältnissen eingehen, dann verbinden sich die Elemente A und B miteinander in ähnlichen Zahlenverhältnissen. Die stöchiometrischen Gesetze scheinen für uns heute selbstverständlich zu sein. Historisch gesehen war ihre Formulierung im 18. Jahrhundert jedoch ein großer Schritt bei der Entwicklung der Chemie zu einer exakten Wissenschaft. Arbeitsgebiete der Stöchiometrie sind heute die Elementaranalyse von chemischen Substanzen (z. B. Coffein = C₈H₁₀N₄O₂), die Formulierung von Reaktionsgleichungen oder die Berechnung von Ausbeuten bei chemischen Reaktionen.