Stoff (Chemie)

In der Chemie ist ein Stoff eine einzigartige Form von Materie mit konstanter chemischer Zusammensetzung und charakteristischen Eigenschaften . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Chemische Stoffe können aus einem einzelnen Element oder aus chemischen Verbindungen bestehen . Wenn zwei oder mehr chemische Stoffe miteinander reagieren , bilden sie ein chemisches Gemisch . ^{[ 3 ]} Wird ein Gemisch getrennt, um einen chemischen Stoff in der gewünschten Reinheit zu isolieren, so spricht man von einem chemisch reinen Stoff . ^{[ 4 ]}

Chemische Substanzen können in verschiedenen Aggregatzuständen (z. B. fest , flüssig , gasförmig oder als Plasma ) vorliegen , ohne ihre chemische Zusammensetzung zu verändern. Der Übergang zwischen diesen Aggregatzuständen erfolgt in Abhängigkeit von Temperatur- oder Druckänderungen . Manche chemische Substanzen lassen sich durch chemische Reaktionen verbinden oder in neue Substanzen umwandeln . Substanzen, die diese Eigenschaft nicht besitzen, werden als inert bezeichnet .

Reines Wasser ist ein Beispiel für eine chemische Substanz mit einer konstanten Zusammensetzung aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom (H₂O ₎ . Das Atomverhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff beträgt in jedem Wassermolekül stets 2:1 . Reines Wasser siedet in der Regel bei etwa 100 °C (212 °F), was eine seiner charakteristischen Eigenschaften ist. Weitere bemerkenswerte chemische Substanzen sind Diamant ₍ eine Form des Elements _Kohlenstoff ) , Kochsalz (NaCl; eine ionische Verbindung ) und raffinierter Zucker ( _{C₁₂H₂₂O₁₁} ; eine organische Verbindung ).

Zusätzlich zu der oben genannten allgemeinen Definition gibt es mehrere Nischenbereiche, in denen der Begriff „chemische Substanz“ alternative, allgemein akzeptierte Bedeutungen haben kann, von denen einige in den folgenden Abschnitten erläutert werden.

Der Chemical Abstracts Service (CAS) führt in seinem Verzeichnis chemischer Substanzen mehrere Legierungen mit unsicherer Zusammensetzung auf. ^{[ 5 ]} Obwohl eine Legierung genauer als Gemisch definiert werden könnte , ermöglicht die Aufnahme in das Verzeichnis chemischer Substanzen dem CAS, spezifische Richtlinien für die Standardbenennung von Legierungszusammensetzungen anzubieten. Nicht-stöchiometrische Verbindungen stellen einen weiteren Sonderfall aus der anorganischen Chemie dar , da sie die Anforderung einer konstanten Zusammensetzung verletzen. Bei diesen Substanzen kann es schwierig sein, die Grenze zwischen einem Gemisch und einer Verbindung zu ziehen, wie beispielsweise im Fall von Palladiumhydrid . Weiter gefasste Definitionen von Chemikalien oder chemischen Substanzen finden sich beispielsweise: „Der Begriff ‚chemische Substanz‘ bezeichnet jede organische oder anorganische Substanz mit einer bestimmten molekularen Identität, einschließlich – (i) jeder Kombination solcher Substanzen, die ganz oder teilweise als Ergebnis einer chemischen Reaktion oder in der Natur vorkommt.“ ^{[ 6 ]}

In der Geologie werden anorganische Feststoffe einheitlicher Zusammensetzung als Minerale bezeichnet . ^{[ 7 ]} Verbinden sich zwei oder mehr Minerale zu Gemischen (oder Aggregaten ), so spricht man von Gesteinen . ^{[ 8 ]} Viele Minerale lösen sich jedoch gegenseitig in festen Lösungen , sodass ein einzelnes Gestein trotz seiner stöchiometrischen Zusammensetzung ein einheitlicher Stoff ist. Feldspäte sind ein gängiges Beispiel: Anorthoklas ist ein Alkali-Aluminium-Silikat, wobei das Alkalimetall entweder Natrium oder Kalium ist.

Im juristischen Sinne können „chemische Stoffe“ sowohl Reinstoffe als auch Gemische mit definierter Zusammensetzung oder definiertem Herstellungsverfahren umfassen. Beispielsweise definiert die EU- Verordnung REACH „Monokomponentenstoffe“, „Mehrkomponentenstoffe“ und „Stoffe unbekannter oder variabler Zusammensetzung“. Die beiden letztgenannten Kategorien bestehen aus mehreren chemischen Stoffen; ihre Identität kann jedoch entweder durch direkte chemische Analyse oder anhand eines einzelnen Herstellungsverfahrens festgestellt werden. So ist beispielsweise Holzkohle ein äußerst komplexes, teilpolymeres Gemisch, das durch sein Herstellungsverfahren definiert werden kann. Obwohl die genaue chemische Zusammensetzung unbekannt ist, kann die Identifizierung daher mit ausreichender Genauigkeit erfolgen. Auch das CAS-Register umfasst Gemische.

Polymere treten fast immer als Gemische von Molekülen mit unterschiedlichen Molmassen auf, wobei jede Molekülsorte als eigenständige chemische Substanz betrachtet werden könnte. Das Polymer kann jedoch durch einen bekannten Vorläufer oder eine oder mehrere Reaktionen sowie durch die Molmassenverteilung definiert werden. Polyethylen beispielsweise ist ein Gemisch aus sehr langen Ketten von sich wiederholenden -CH₂ _- Einheiten und wird üblicherweise in verschiedenen Molmassenverteilungen angeboten: LDPE , MDPE , HDPE und UHMWPE .

Der Begriff der „chemischen Substanz“ etablierte sich Ende des 18. Jahrhunderts durch die Arbeiten des Chemikers Joseph Proust zur Zusammensetzung einiger reiner chemischer Verbindungen, wie beispielsweise basischem Kupfercarbonat . ^{[ 9 ]} Er folgerte: „Alle Proben einer Verbindung haben dieselbe Zusammensetzung; das heißt, alle Proben enthalten die gleichen Massenanteile der in der Verbindung vorhandenen Elemente.“ Dies ist heute als Gesetz der konstanten Zusammensetzung bekannt . ^{[ 10 ]} Mit dem Fortschritt der Methoden der chemischen Synthese, insbesondere in der organischen Chemie , der Entdeckung vieler weiterer chemischer Elemente und neuer Techniken in der analytischen Chemie zur Isolierung und Reinigung von Elementen und Verbindungen aus Chemikalien, die zur Etablierung der modernen Chemie führten , wurde der Begriff so definiert, wie er in den meisten Chemielehrbüchern zu finden ist. Allerdings gibt es einige Kontroversen bezüglich dieser Definition, hauptsächlich aufgrund der großen Anzahl an chemischen Substanzen, die in der chemischen Literatur beschrieben werden und indexiert werden müssen.

Die Isomerie bereitete frühen Forschern große Schwierigkeiten, da Isomere zwar die gleiche Zusammensetzung besitzen, sich aber in der Konfiguration (Anordnung) der Atome unterscheiden. So gab es beispielsweise viele Spekulationen über die chemische Identität von Benzol , bis Friedrich August Kekulé die korrekte Struktur beschrieb . Ebenso war die Idee der Stereoisomerie – dass Atome eine starre dreidimensionale Struktur besitzen und somit Isomere bilden können, die sich nur in ihrer dreidimensionalen Anordnung unterscheiden – ein weiterer entscheidender Schritt zum Verständnis des Konzepts unterschiedlicher chemischer Substanzen. Weinsäure beispielsweise besitzt drei verschiedene Isomere: ein Diastereomerenpaar, wobei ein Diastereomer zwei Enantiomere bildet .

Ein Element ist eine chemische Substanz, die aus einer bestimmten Atomsorte besteht und daher nicht durch eine chemische Reaktion in ein anderes Element zerlegt oder umgewandelt werden kann. Es kann jedoch durch eine Kernreaktion in ein anderes Element umgewandelt werden . Dies liegt daran, dass alle Atome eines Elements in einer Probe die gleiche Anzahl an Protonen besitzen , auch wenn es sich um verschiedene Isotope mit unterschiedlicher Neutronenzahl handeln kann .

Stand 2025 sind 118 Elemente bekannt, von denen etwa 80 stabil sind – das heißt, sie zerfallen nicht durch radioaktiven Zerfall in andere Elemente. Einige Elemente können in mehreren chemischen Formen vorkommen ( Allotrope ). Sauerstoff existiert beispielsweise sowohl als zweiatomiger Sauerstoff (O₂ ₎ als auch als Ozon (O₃ ₎ . Die meisten Elemente werden als Metalle klassifiziert . Dies sind Elemente mit charakteristischem Glanz, wie beispielsweise Eisen , Kupfer und Gold . Metalle leiten typischerweise Strom und Wärme gut und sind formbar und dehnbar . ^{[ 11 ]} Etwa 14 bis 21 Elemente ^{[ 12 ]} , wie Kohlenstoff , Stickstoff und Sauerstoff , werden als Nichtmetalle klassifiziert . Nichtmetalle besitzen nicht die oben beschriebenen metallischen Eigenschaften, haben aber eine hohe Elektronegativität und neigen zur Bildung negativer Ionen . Bestimmte Elemente wie Silicium ähneln teils Metallen, teils Nichtmetallen und werden als Halbmetalle bezeichnet .

Eine chemische Verbindung ist ein chemischer Stoff, der aus einer bestimmten Gruppe von Atomen oder Ionen besteht . Zwei oder mehr Elemente verbinden sich durch eine chemische Reaktion zu einem Stoff und bilden so eine chemische Verbindung . Alle Verbindungen sind Stoffe, aber nicht alle Stoffe sind Verbindungen.

Eine chemische Verbindung kann aus Atomen bestehen, die in Molekülen oder Kristallen miteinander verbunden sind , wobei Atome, Moleküle oder Ionen ein Kristallgitter bilden . Verbindungen, die hauptsächlich auf Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen basieren, werden als organische Verbindungen bezeichnet , alle anderen als anorganische Verbindungen . Verbindungen mit Bindungen zwischen Kohlenstoff und einem Metall werden als metallorganische Verbindungen bezeichnet .

Verbindungen, in denen sich die Komponenten Elektronen teilen, werden als kovalente Verbindungen bezeichnet. Verbindungen, die aus entgegengesetzt geladenen Ionen bestehen, werden als ionische Verbindungen oder Salze bezeichnet .

Koordinationskomplexe sind Verbindungen, in denen eine dativ-kovalente Bindung die Substanz ohne kovalente oder ionische Bindung zusammenhält. Sie sind eigenständige Substanzen mit spezifischen Eigenschaften, die sich von denen einfacher Gemische unterscheiden. Typischerweise besitzen sie ein Metall, beispielsweise ein Kupferion, im Zentrum, an das ein Nichtmetallatom, wie etwa Stickstoff in einem Ammoniakmolekül oder Sauerstoff in einem Wassermolekül, eine dativ-kovalente Bindung eingeht, z. B. Tetraamminkupfer(II)-sulfat [Cu(NH₃ ₎ ₄ _] SO₄ _· H₂O _. Das Metall wird als „Metallzentrum“ bezeichnet, die Substanz, die an das Zentrum koordiniert, als „Ligand“. Das Zentrum muss jedoch kein Metall sein, wie beispielsweise _{Bortrifluorid} -Etherat BF₃ _· OEt₂ zeigt , wo das stark Lewis-saure , aber nichtmetallische Borzentrum die Rolle des „Metalls“ übernimmt. Bindet der Ligand mit mehreren Atomen an das Metallzentrum, spricht man von einem Chelatkomplex .

In der organischen Chemie können mehrere chemische Verbindungen mit gleicher Zusammensetzung und gleichem Molekulargewicht existieren. Diese werden im Allgemeinen als Isomere bezeichnet . Isomere weisen üblicherweise deutlich unterschiedliche chemische Eigenschaften auf und können oft isoliert werden, ohne sich spontan ineinander umzuwandeln. Ein gängiges Beispiel ist Glucose im Vergleich zu Fructose . Erstere ist ein Aldehyd , letztere ein Keton . Ihre Umwandlung erfordert entweder enzymatische oder Säure-Base-Katalyse .

Tautomere bilden jedoch eine Ausnahme: Die Isomerisierung erfolgt spontan unter normalen Bedingungen, sodass eine reine Substanz nicht in ihre Tautomere zerlegt werden kann, selbst wenn diese spektroskopisch identifiziert oder unter speziellen Bedingungen isoliert werden können. Ein gängiges Beispiel ist Glucose , die sowohl in offenkettiger als auch in ringförmiger Form vorliegt. Reine offenkettige Glucose lässt sich nicht herstellen, da sie spontan zur Halbacetalform cyclisiert .

Alle Materie besteht aus verschiedenen Elementen und chemischen Verbindungen, die jedoch oft eng miteinander vermischt sind. Gemische enthalten mehr als eine chemische Substanz und haben keine feste Zusammensetzung. Butter , Erde und Holz sind gängige Beispiele für Gemische. Manchmal lassen sich Gemische durch mechanische Verfahren wie Chromatographie , Destillation oder Verdampfung in ihre Bestandteile trennen . ^{[ 13 ]}

Graues Eisen und gelber Schwefel sind beides chemische Elemente und können in jedem Verhältnis zu einem gelbgrauen Gemisch vermischt werden. Es findet keine chemische Reaktion statt, und das Material lässt sich als Gemisch identifizieren, da sich Schwefel und Eisen mechanisch trennen lassen, beispielsweise durch Anziehen des Eisens mit einem Magneten .

Im Gegensatz dazu findet beim Erhitzen von Eisen und Schwefel in einem bestimmten Verhältnis (1 Atom Eisen pro Atom Schwefel bzw. 56 Gramm (1 mol ) Eisen zu 32 Gramm (1 mol) Schwefel) eine chemische Reaktion statt, bei der Eisen(II)-sulfid (FeS) entsteht. Diese Verbindung besitzt alle Eigenschaften einer chemischen Substanz und ist kein Gemisch. Eisen(II)-sulfid hat spezifische Eigenschaften wie Schmelzpunkt und Löslichkeit , und die beiden Elemente lassen sich nicht mit herkömmlichen mechanischen Verfahren trennen; ein Magnet kann das Eisen nicht zurückgewinnen, da in der Verbindung kein metallisches Eisen vorliegt.

Während der Begriff „chemische Substanz“ für Chemiker ein präziser Fachbegriff und synonym mit „Chemikalie“ ist , wird das Wort „Chemikalie“ im allgemeinen Sprachgebrauch sowohl für (reine) chemische Substanzen als auch für Gemische (oft als Verbindungen bezeichnet ) verwendet ^{[ 14 ]} , insbesondere wenn diese im Labor oder in einem industriellen Prozess hergestellt oder gereinigt wurden. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} Mit anderen Worten: Die chemischen Substanzen, aus denen beispielsweise Obst und Gemüse natürlicherweise bestehen, selbst wenn sie wild wachsen, werden im allgemeinen Sprachgebrauch nicht als „Chemikalien“ bezeichnet. In Ländern, die eine Zutatenliste für Produkte vorschreiben, handelt es sich bei den aufgeführten „Chemikalien“ um industriell hergestellte „chemische Substanzen“. Der Begriff „Chemikalie“ wird auch häufig für Suchtmittel, Betäubungsmittel oder bewusstseinsverändernde Drogen verwendet. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

In der chemischen Industrie bezeichnet man als hergestellte „Chemikalien“ chemische Substanzen, die nach Produktionsmenge in Massenchemikalien , Feinchemikalien und Forschungschemikalien eingeteilt werden können :

• Massenchemikalien werden in sehr großen Mengen, in der Regel mit hochoptimierten kontinuierlichen Verfahren und zu einem relativ niedrigen Preis hergestellt.
• Feinchemikalien werden zu hohen Kosten in kleinen Mengen für spezielle Anwendungen mit geringem Volumen hergestellt, wie z. B. Biozide, Pharmazeutika und Spezialchemikalien für technische Anwendungen.
• Forschungschemikalien werden individuell für Forschungszwecke hergestellt, beispielsweise zur Suche nach Synthesewegen oder zum Screening von Substanzen auf pharmazeutische Wirksamkeit. Ihr Preis pro Gramm ist daher sehr hoch, obwohl sie nicht im Handel erhältlich sind.

Die Ursache für die unterschiedlichen Produktionsmengen liegt in der Komplexität der Molekularstruktur der jeweiligen Chemikalie. Massenchemikalien sind in der Regel deutlich weniger komplex. Feinchemikalien können zwar komplexer sein, viele von ihnen sind jedoch so einfach, dass sie als „Bausteine“ für die Synthese komplexerer, für den Einmalgebrauch bestimmter Moleküle verkauft werden können, wie oben beschrieben. Die Herstellung einer Chemikalie umfasst nicht nur die Synthese, sondern auch die Reinigung, um Nebenprodukte, Verunreinigungen und nicht umgesetztes Ausgangsmaterial zu entfernen. Der letzte Produktionsschritt sollte die Analyse der einzelnen Chargen sein, um die Verunreinigungen für den Käufer zu identifizieren und zu quantifizieren. Die erforderliche Reinheit und Analyse hängen von der Anwendung ab, jedoch wird bei der Herstellung von Massenchemikalien üblicherweise eine höhere Toleranz gegenüber Verunreinigungen erwartet. Daher kann der Anwender in den USA zwischen einer Massenchemikalie oder einem „technischen Qualitätsprodukt“ mit höheren Verunreinigungen oder einem deutlich reineren „pharmazeutischen Qualitätsprodukt“ (USP-Kennzeichnung, United States Pharmacopeia ) wählen. Der Begriff „Chemikalien“ im kommerziellen und rechtlichen Sinne kann auch Gemische mit stark variierender Zusammensetzung umfassen, da es sich um Produkte handelt, die nach technischen Spezifikationen und nicht aus bestimmten chemischen Substanzen hergestellt werden. Benzin beispielsweise ist keine einzelne chemische Verbindung oder gar ein bestimmtes Gemisch: Verschiedene Benzinsorten können sehr unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen, da „Benzin“ primär durch Herkunft, Eigenschaften und Oktanzahl definiert wird .

Jede chemische Substanz besitzt einen oder mehrere systematische Namen , die üblicherweise nach den IUPAC-Nomenklaturregeln vergeben werden . Ein alternatives System wird vom Chemical Abstracts Service (CAS) verwendet.

Viele Verbindungen sind auch unter ihren gebräuchlicheren, einfacheren Namen bekannt, von denen viele vor der systematischen Benennung entstanden sind. So trägt beispielsweise der seit langem bekannte Zucker Glucose heute den systematischen Namen 6-(Hydroxymethyl)oxan-2,3,4,5-tetrol. Auch Naturstoffe und Arzneimittel erhalten einfachere Namen; so ist beispielsweise das milde Schmerzmittel Naproxen die gebräuchlichere Bezeichnung für die chemische Verbindung (S)-6-Methoxy-α-methyl-2-naphthalinessigsäure.

Chemiker bezeichnen chemische Verbindungen häufig anhand ihrer chemischen Formeln oder ihrer Molekülstruktur . Die Anzahl der synthetisierten (oder isolierten) und in der wissenschaftlichen Literatur von Chemikern weltweit veröffentlichten chemischen Verbindungen ist enorm gestiegen. ^{[ 18 ]} Durch die chemische Kombination bekannter chemischer Elemente ist eine enorme Anzahl chemischer Verbindungen möglich. Stand Februar 2021 sind etwa 177 Millionen organische und anorganische Substanzen (darunter 68 Millionen Biopolymere mit definierter Sequenz) in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben und in öffentlichen Datenbanken registriert. ^{[ 19 ]} Die Namen vieler dieser Verbindungen sind oft komplex und daher schwer zu merken oder korrekt zu zitieren. Auch die Nachverfolgung in der Literatur gestaltet sich schwierig. Mehrere internationale Organisationen wie die IUPAC und die CAS haben Maßnahmen ergriffen, um diese Aufgaben zu erleichtern. Die CAS bietet Abstracting-Dienste für die chemische Literatur an und vergibt für jede in der chemischen Literatur (z. B. in Fachzeitschriften und Patenten ) beschriebene chemische Substanz eine numerische Kennung, die sogenannte CAS-Registrierungsnummer . Diese Informationen werden in einer Datenbank zusammengetragen und sind allgemein als Chemikalienindex bekannt. Weitere computergestützte Systeme zur Erfassung von Stoffinformationen sind SMILES und der Internationale Chemikalienidentifikator (InChI).

Identifizierung einer typischen chemischen Substanz

Gebräuchlicher Name	Systematischer Name	Chemische Formel	Chemische Struktur	CAS-Registrierungsnummer	InChI
Alkohol oder Ethylalkohol	Ethanol	C₂H₅OH​​​​		[64-17-5]	1/C2H6O/c1-2-3/h3H,2H2,1H3

Oft muss ein Reinstoff aus einem Gemisch isoliert werden , beispielsweise aus einer natürlichen Quelle (wo eine Probe oft zahlreiche chemische Substanzen enthält) oder nach einer chemischen Reaktion (die oft Gemische chemischer Substanzen ergibt).

Stöchiometrie ( / ˌ st ɔɪ k i ˈ ɒ m ɪ t r i /​ ) beschreibt die Beziehungen zwischen den Mengen anReaktantenundProduktenvor, während und nachchemischen Reaktionen.

Die Stöchiometrie basiert auf dem Gesetz der Massenerhaltung ; die Gesamtmasse der Reaktanten muss der Gesamtmasse der Produkte entsprechen, daher muss das Verhältnis zwischen Reaktanten und Produkten ein positives ganzzahliges Verhältnis bilden. Das bedeutet: Sind die Mengen der einzelnen Reaktanten bekannt, lässt sich die Menge des Produkts berechnen. Umgekehrt gilt: Ist die Menge eines Reaktanten bekannt und die Menge des Produkts empirisch bestimmbar, so lässt sich auch die Menge der anderen Reaktanten berechnen.

Dies wird in der Abbildung hier veranschaulicht, wo die unausgeglichene Gleichung lautet:

CH ₄ (g) + O ₂ (g) → CO ₂ (g) + H ₂ O (l)

Die vorliegende Gleichung ist jedoch unausgeglichen. Die Edukte enthalten 4 Wasserstoff- und 2 Sauerstoffatome, während das Produkt 2 Wasserstoff- und 3 Sauerstoffatome enthält. Um den Wasserstoff auszugleichen, wird dem Produkt H₂O der Koeffizient 2 hinzugefügt , _und um das Sauerstoffungleichgewicht zu beheben, wird Sauerstoff auch zu O₂ hinzugefügt . Somit _erhalten wir:

CH ₄ (g) + 2 O ₂ (g) → CO ₂ (g) + 2 H ₂ O (l)

Hier reagiert ein Methanmolekül mit zwei Sauerstoffmolekülen zu einem Kohlenstoffdioxidmolekül und zwei Wassermolekülen . Diese chemische Gleichung ist ein Beispiel für eine vollständige Verbrennung . Die Zahlen vor den Größenangaben sind stöchiometrische Koeffizienten, die die Stoffmengenverhältnisse zwischen Produkten und Edukten direkt widerspiegeln . Die Stöchiometrie misst diese quantitativen Verhältnisse und dient dazu, die Menge an Produkten und Edukten zu bestimmen , die in einer gegebenen Reaktion entstehen oder benötigt werden.

Die Beschreibung der quantitativen Verhältnisse zwischen Stoffen in chemischen Reaktionen wird als Reaktionsstöchiometrie bezeichnet . Im obigen Beispiel misst die Reaktionsstöchiometrie das Verhältnis der Mengen an Methan und Sauerstoff, die zu Kohlendioxid und Wasser reagieren: Bei der Verbrennung eines Mols Methan werden zwei Mol Sauerstoff verbraucht, ein Mol Kohlendioxid gebildet und zwei Mol Wasser produziert.

Aufgrund des bekannten Zusammenhangs zwischen Stoffmenge und Atomgewicht lassen sich die stöchiometrisch ermittelten Verhältnisse nutzen, um die Massenanteile einer durch eine ausgeglichene Reaktionsgleichung beschriebenen Reaktion zu bestimmen. Dies wird als Zusammensetzungsstöchiometrie bezeichnet .

Die Gasstöchiometrie befasst sich mit Reaktionen, an denen ausschließlich Gase beteiligt sind, wobei Temperatur, Druck und Volumen der Gase bekannt sind und sie als ideale Gase angenommen werden können . Für Gase ist das Volumenverhältnis gemäß dem idealen Gasgesetz idealerweise gleich , das Massenverhältnis einer einzelnen Reaktion muss jedoch aus den Molekularmassen der Reaktanten und Produkte berechnet werden. In der Praxis werden aufgrund der Existenz von Isotopen stattdessen die Molmassen zur Berechnung des Massenverhältnisses verwendet.

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