Stoffe, Schulbuch

1 Kapitelname 2 Teilchen bild n Stoffe 16 Moleküle entstehen, wie im letzten Kapitel erwähnt, aus Nichtmetall- atomen. Jedes Nichtmetallatom stellt ein Elektron zur Verfügung, die Elektronen halten sich im Bereich zwischen den Atomen auf und halten die Atome durch elektrische Anziehung auf die Atomkerne fest zusam- men. Haben wir bei den Einzelatomen die Elektronen als Punkte dar- gestellt, so symbolisieren wir das gemeinsame Elektronenpaar durch einen Strich. Am einfachsten versteht man dies am Beispiel des Was- serstoffmoleküls. (Abb. 16.1) Atome mit mehreren Elektronen verwenden meist nicht alle Valenz- elektronen für Bindungen, sondern nur so viele, dass acht Elektronen in ihren Einflussbereich geraten (Achterregel oder Oktettregel ). Das Chlor zB hat sieben Valenzelektronen, es fehlt also nur ein Elektron auf acht. Es geht daher eine Bindung ein und hat danach mit dem Elektron des Bindungspartners acht Elektronen. Die übrigen sechs Elektronen, die das Chloratom nicht zu Bindungen benötigt, werden zu nichtbinden- den Elektronenpaaren zusammengefasst. Die Zahl der Bindungen errechnet sich normalerweise aus 8 minus der Valenzelektronenzahl, nur Wasserstoff bildet hier eine Ausnahme. In Abb. 16.2 sind die Verbindungen der Elemente Chlor, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff mit Wasserstoff als Strukturformeln darge- stellt. Die Strukturformel zeigt die Verknüpfung der einzelnen Atome im Molekül. Mit Hilfe der nichtbindenden Elektronenpaare lässt sich erklären, dass Moleküle manchmal gewinkelt sind. Elektronenpaare stoßen einander durch ihre negative Ladung ab. Sie sind daher so um das Atom angeordnet, dass sie einen möglichst großen Abstand voneinander haben. Natürlich brauchen auch nichtbindende Elektronenpaare Platz. So ist der gewinkelte Bau des Wassermole- küls erklärbar. Es gibt auch Mehrfachbindungen . Verbindet sich Sauerstoff zB mit Kohlenstoff, so bildet er zwei Elektronenpaare mit demselben Kohlen- stoffatom, es entsteht eine Doppelbindung . Zwei Striche zwischen den beteiligten Atomen zeigen diese Doppelbindung in einer Strukturfor- mel an. (Siehe Abb. 16.3 und 16.4) Sauerstoff und Stickstoff bilden Elementmoleküle aus zwei Sauerstoff- bzw. Stickstoffatomen. Ein Stickstoffmolekül weist dabei eine Dreifach- bindung auf, die durch 3 Striche zwischen den beiden Stickstoff-Atomen dargestellt wird. (Siehe Abb. 16.4) Nach neuesten Informationen ist es Wissenschaftlern gelungen, Mole- küle mit Vierfach- bzw. Fünffachbindungen herzustellen. 2.4 Strukturformeln … Abb. 16.1: Einzelne Elektronen bilden gemeinsame Elektro- nenpaare. Abb. 16.4: Strukturformel eines Sauerstoff- (mit Doppelbin- dung) und eines Stickstoffmoleküls (mit Dreifach- bindung) Abb. 16.3: Strukturformel eines Kohlenstoffdioxidmoleküls (mit 2 Doppelbindungen) Abb. 16.2: Elektronenpaare (EP) werden durch Striche dargestellt. H H H H H H H H Wasserstoff-Atome Wasserstoff-Molekül O O C CO O N N O O O O NN H N H H C H H H H C H H H H N H H H H O H H Cl O H H H Cl bindendes EP nicht bindendes EP Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv