Strukturformel

2.7 Lewis – Formeln für Moleküle

(= Valenzstrichformeln)
Regeln zum Aufstellen einer Lewis-Formel Teil I:

Für Atome gilt zunächst: 

1. Man zeichnet an jedes Atom die Außenelektronen als (Valenzelektronen) als Punkte ein. Die Elektronen der inneren Schalen werden nicht berücksichtigt.
2. Einfach besetzte „Kugelwolken“ (Orbitale) werden mit einem Punkt, doppeltbesetzte „Kugelwolken“ (Orbitale) mit einem Strichsymbolisiert. 

Ferner gilt für Moleküle

1. Die Elementsymbole der Atome werden entsprechend ihrer Verknüpfung im Molekül angeordnet.
2. Zwischen den Atomen werden nun so viele bindende Elektronenpaare gebildet, dass alle Atome die Edelgasregel („Oktettregel“) erfüllen (vgl. dazu spätere Seite). Dabei sind Einfach- und Mehrfachbindungen möglich.
3. Bindende und nichtbindende Elektronenpaare werden durch einen Strich ersetzt.

Am Einfachsten versteht man es, wenn man die ersten Elemente der Hauptgruppe zeichnet:

Versucht mal (den Regeln oben folgend) die Lewis-Formeln für die Elemente der ersten drei Perioden zu zeichnen. Wenn ihr nicht weiter kommt, kurz die Lösung aufklappen, dann wieder zuklappen und den Rest machen. Ein Periodensystem wäre recht hilfreich: 

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Zusammenhang zwischen Lewis-Formel und PSE

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4.2 Summenformel

Ein Thema, was häufig etwas mehr Schwierigkeiten macht ist das richtige Erstellen von Summenformeln. Erschwert wird das ganze durch die „Faulheit der Chemiker“:

Bei chemischen Reaktionsgleichungen und Formeln wird selten eine allein stehende 1 geschrieben. Meistens wird sie weggelassen (denkt sie euch aber dazu).

Die Summenformel zeigt an aus welchen und wie viel Atomen ein Molekül besteht. Dabei schreibt man die Elementsymbole hin. Im Index hinter dem Elementsymbol schreibt dann noch die Anzahl der Atome eines Elements in arabischen Ziffern.

Vorgehensweise zum Erstellen einer Summenformel

1. Alle Elementsymbole hinschreiben aus denen ein Molekül besteht.
2. Die Anzahl der Atome eines Elements zählen.
3. Die Anzahl im Index hinter das Elementsymbol schreiben. (Falls es eine 1 ist, die 1 weglassen).

Beispiel: Wasser

1. Schritt:  H O    (hinschreiben)
2. Schritt: Wasser besteht aus 2 Hs und 1 O
3. Schritt:  H₂O₁   => faule, also richtige Schreibweise:  H₂O 

In kurz:

Jetzt kommen wir zu ein paar Übungen. Zunächst wiederholen wir die HNO-Regel.

Zeichnet die Summenformel wie auch die Strukturformel als Übung für folgende Elemente:

Element Wasserstoff

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H₂

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Element Stickstoff

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N₂ 

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Element Chlor

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Cl₂

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 Bevor wir zu etwas komplexeren Molekülen kommen möchte ich noch eine andere Ziffer einführen. Manchmal hat man ja nicht nur ein Molekül, sondern 2, 3, 4, … (bzw um eine realistische Zahl zu haben 1 mol, 2 mol, 3 mol,...). Diese Ziffer schreiben wir vor der Summenformel.

Bsp.:  Ich habe in einem Behälter folgende Anzahl an Wassermoleküle:

    bzw.    

Ergebnis:

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3 H₂O

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Wichtig ist es, den Unterschied zu verstehen, wann eine Zahl in den Index kommt und wann davor.

Hier einmal zwei Beispiele:

In einem Gefäß sind 3 Wasserstoff-Moleküle:

Schreibe die dazu passende Summenformel:

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3 H₂ 

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In einem Gefäß sind 6 Wasserstoff-Atome, ohne dass sie als Molekül gebunden sind:

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6 H₁  => denkt an die faule Schreibweise: 6 H (da man keine 1 schreibt).

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Ihr seht, dass in beiden Behältern jeweis 6 H-Atome drin sind; allerdings ist es nicht das gleiche. Und das muss man auch an den Summenformeln erkennen. 

Weitere Beispiele:

Schreibe die Summenformel für folgende Verbindungen:

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C₁H₄ => CH₄  (= Methan, ein Molekül welches aus 1 C-Atom und 4 H-Atomen besteht.

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Lösung: Cl₂

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Lösung: P₄ 

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Und zum Abschluss noch zwei Moleküle Ammoniak:

    bzw.         

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Lösung: 2 N₁H₃  bzw. richtig: 2 NH₃ 

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Beim nächsten Thema führen wir das gelernte (Strukturformeln und Summenformeln) bei den Reaktionsgleichungen zusammen.