Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 57 Die chemischen Bindungen 4 Abb. 4.23: Cl 2 Moleküle Ein Elektronenpaar stellt man häufig durch einen Strich dar. Unsere Chloratome besitzen nun jeweils 1 bindendes und 3 sogenannte nicht bindende (freie) Elektronenpaare. Ins­ gesamt entsteht ein Chlormolekül aus 2 Chloratomen. Um auf Edelgaszustand zu kommen, können Nichtmetall­ atome auch mehrere Bindungen eingehen. Grundregel: Ein Atom geht so viele Bindungen ein, wie ihm Elektronen auf Edelgaszustand fehlen. Tab. 4.2: Valenzelektronen und Anzahl der Bindungen Atom Valenz- elektronen Elektronen, die auf Edelgaszustand fehlen Bindungen Cl 7 1 1 O 6 2 2 N 5 3 3 H 1 1 1 Achtung: Wasserstoff besitzt nur Elektronen in der ersten Schale, und diese ist bei 2 Elektronen schon voll aufgefüllt! Strukturformeln: Mit diesem Wissen kann man sich eine ganze Menge an chemischen Formeln zusammenbasteln, und man kann sogar herausfinden, wie die einzelnen Atome im Molekül zusammenhängen. Beispiel: Wie sind die Atome im Wassermolekül H 2 O verbun­ den? Theoretisch möglich wären: Formeln, die sichtbar machen, wie die einzelnen Atome ver­ bunden sind, heißen Strukturformeln . Im Gegensatz zu den Summenformeln wie H 2 O, die nur die Anzahl der beteiligten Atome angeben. Valenzstrichformeln zeigen zusätzlich die nicht bindenden e – -Paare. Nun zur Auflösung des obigen Beispiels: Nur Variante c ist möglich. Hier sind die Bedingungen er­ füllt, dass jedes Sauerstoffatom 2 Bindungen eingehen muss und jedes Wasserstoffatom nur eine. Bei a) würden der Wasserstoff in der Mitte 2 Bindungen ein­ gehen und der Sauerstoff nur 1. Bei b) würden beide Wasserstoffe 2 Bindungen eingehen. Manchmal bilden Atome auch Doppel- oder Dreifachbin­ dungen, um auf die erforderliche Anzahl an benötigten Elektronen zu kommen. Vierfachbindungen gibt es nicht, hierzu fehlt einfach der Platz für so viele Elektronen zwischen 2 Atomen. Abb. 4.24: Formel Cl 2 mit bindenden und nicht bindenden Elektronenpaaren Räumlicher Bau der Moleküle: Die Strukturformel zeigt die Verknüpfung der Atome, aber noch nicht den räumlichen Aufbau des Moleküls. Der wird erst klarer, wenn man bedenkt, dass sich Elektronenpaare gegenseitig abstoßen – nämlich auch die nicht bindenden, deshalb ist es so wichtig, diese auch einzuzeichnen. Beispiel Wassermolekül: Es gibt also insgesamt 4 Elektronenpaare, die den größten möglichen Abstand voneinander haben möchten. Das wird durch eine Tetraederanordnung erreicht. Das Wassermole­ kül erscheint dadurch gewinkelt . 2 bindende Elektronenpaare zeigen nach rechts und links unten, an ihnen hängt jeweils ein Wasserstoffatom. 2 nicht bindende Elektronenpaare zeigen oberhalb des Sauerstoffatoms nach vorne und nach hinten. Weitere Beispiele: Methan mit 4 Bindungspartnern ist tetraedrisch gebaut, Ammoniak mit 3 Bindungspartnern und 1 nicht bindenden Elektronenpaar pyramidenartig. Methan Ammoniak: Abb. 4.26: räuml. Aufbau von Methan- und Ammoniakmolekülen Wenn man bei chemischen Strukturformeln andeuten möchte, dass manche Bindungen „nach vorne“ und manche „nach hinten“ zeigen, wendet man die oben gezeigte Dar­ stellungsform an. Alles was „nach vorne“ darstellen soll, wird mit einem dicker werdenden Strich gezeichnet. Alles was „nach hinten“ darstellen soll, wird strichliert gezeich­ net. Grundlagen der Atombindung Zeichne die Valenzstrichformeln der folgenden Molekülverbindungen. CH 4 , C 2 H 6 , CH 4 O, CHF 3 , CO 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 O hier gibt es 2 Möglichkeiten! L Baue die Moleküle aus F41 mit dem Molekülbau­ kasten. 4 F41 A2 F42 A1 Abb. 4.25: Valenzstrichformel eines Wassermoleküls Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv