Wie Moleküle räumlich gebaut sind
Elektronenpaare stoßen sich ab. Darum haben Moleküle eine bestimmte Form im Raum.
Das lernst du heute
- Ich kann das Elektronenpaarabstoßungsmodell erklären.
- Ich kann die Form von CO₂, CH₄, NH₃ und H₂O bestimmen.
- Ich weiß, warum freie Paare die Winkel verändern.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Die Lewis-Schreibweise
Viele Moleküle sind nicht flach wie die Strichformel auf dem Papier. Sie haben eine Form im Raum. Das Elektronenpaarabstoßungsmodell, kurz EPA-Modell, erklärt sie. Elektronenpaare sind negativ geladen und stoßen sich ab. Darum ordnen sie sich um ein Zentralatom so an, dass sie möglichst weit voneinander entfernt sind. Ein Vergleich: Vier zusammengebundene Luftballons gehen auf Abstand. Gezählt werden Elektronenbereiche am Zentralatom. Ein Bereich ist ein einzelnes bindendes Paar, eine Doppel- oder Dreifachbindung oder ein freies Paar. Bei 2 Bereichen liegen die Bindungen in einer Geraden, der Winkel beträgt 180°. Bei 4 Bereichen zeigen sie in die Ecken eines Tetraeders, der Winkel beträgt etwa 109,5°. Die Molekülform beschreibt nur, wo die Atome liegen. Freie Paare sieht man nicht, aber sie brauchen Platz.
| Molekül | Bereiche am Zentralatom | Bindungen zu Nachbaratomen | freie Paare | Form der Atome | Winkel |
|---|---|---|---|---|---|
| CO₂ | 2 | 2 (Doppelbindungen) | 0 | linear (gestreckt) | 180° |
| CH₄ | 4 | 4 | 0 | Tetraeder | 109,5° |
| NH₃ | 4 | 3 | 1 | pyramidal | etwa 107° |
| H₂O | 4 | 2 | 2 | gewinkelt | etwa 104,5° |
Die Form von Wasser bestimmen
- Lewis-Schreibweise: Sauerstoff hat 2 Bindungen zu H und 2 freie Paare.
- Elektronenbereiche zählen: 2 + 2 = 4.
- Vier Bereiche ordnen sich als Tetraeder an.
- Die Atome H, O und H liegen nicht auf einer Geraden. Das Molekül ist gewinkelt.
- Die freien Paare brauchen etwas mehr Platz. Darum ist der Winkel mit etwa 104,5° kleiner als 109,5°.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Elektronenpaare stoßen sich ab.
Sie gehen auf Abstand.
Daraus folgt die Form.
Ein Beispiel
Vier Luftballons, in der Mitte zusammengebunden, zeigen von selbst in die Ecken eines Tetraeders. So ordnen sich auch vier Elektronenbereiche an.
Schritt für Schritt
Wir bestimmen die Form von Ammoniak (NH₃)
- Lewis-Schreibweise: Stickstoff hat 3 Bindungen zu H und 1 freies Paar.
- Bereiche zählen: 3 + 1 = 4. Sie ordnen sich als Tetraeder an.
- Das freie Paar ist nicht sichtbar. Es zeigt in eine Ecke.
- Die Atome N, H, H und H bilden eine Pyramide mit dreieckiger Grundfläche. Die Form heißt pyramidal.
Mit einem Bild erklärt
Zur Grundlage zurück
- Die Lewis-Schreibweise – Du kannst bindende und freie Paare erkennen.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Am Kohlenstoffatom im CO₂ sitzen zwei Doppelbindungen. Wie viele Elektronenbereiche sind das?
Zeig mir den ersten Schritt
Eine Doppelbindung zählt als ein Bereich.
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Lösung: 2
Jede Doppelbindung ist ein Bereich. Es sind 2 Bereiche, das Molekül ist linear.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
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Lösung: linear (gestreckt)
Tipp: Zähle erst die Bereiche am Zentralatom. Dann schaue, wie viele davon freie Paare sind.
Merksatz: Elektronenpaare stoßen sich ab. Die Form des Moleküls folgt aus der Zahl der Bereiche am Zentralatom und der Zahl der freien Paare.
Typischer Fehler: Viele halten die Strichformel für die Form. H–O–H sieht gestreckt aus, das Molekül ist aber gewinkelt.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Sie sind gleichnamig geladen und stoßen sich ab
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt nicht
Frage 3 Wie groß ist der Winkel in einem linearen Molekül wie CO₂? Gib die Zahl in Grad an.
Zeig mir den ersten Schritt
Linear bedeutet: auf einer Geraden.
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Lösung: 180
Eine Gerade entspricht 180°.
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Lösung: gewinkelt
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Lösung: Die zwei freien Paare am Sauerstoff brauchen mehr Platz und drücken die Bindungen zusammen
Geschafft
Nach dem EPA-Modell ordnen sich die Elektronenbereiche um ein Zentralatom mit größtmöglichem Abstand an. Zwei Bereiche ergeben eine gerade Form (180°), vier einen Tetraeder (etwa 109,5°). Freie Paare bestimmen die Form mit, sind aber nicht sichtbar. So sind CO₂ linear, CH₄ tetraedrisch, NH₃ pyramidal und H₂O gewinkelt.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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