Elektronenpaarbindung und Lewis-Formeln
Du erklärst, wie Nichtmetallatome durch gemeinsame Elektronenpaare Moleküle bilden, und zeichnest Lewis-Formeln mit Bindungs- und freien Elektronenpaaren.
Das Wichtigste verständlich erklärt
Wenn zwei Nichtmetallatome reagieren, kann keines dem anderen Elektronen „wegnehmen“. Stattdessen teilen sie sich Elektronen. Es entstehen Moleküle wie H₂, H₂O, CO₂ oder CH₄. Diese Bindung heißt Elektronenpaarbindung (Atombindung, kovalente Bindung).
Gemeinsame Elektronenpaare
Jedes Atom steuert ein Elektron bei, zusammen bilden sie ein bindendes Elektronenpaar, das beiden Atomen gehört. So erreichen beide die Edelgaskonfiguration:
- Wasserstoff H₂: zwei H-Atome teilen ein Elektronenpaar, jedes hat dann zwei Elektronen wie Helium.
- Chlor Cl₂: zwei Cl-Atome mit je sieben Valenzelektronen teilen ein Paar und haben dann je acht.
Lewis-Formeln
In der Lewis-Schreibweise wird jedes Elektronenpaar als Strich dargestellt:
- Bindungsstrich zwischen zwei Atomen für ein bindendes Paar
- Strich am Atom für ein freies (nichtbindendes) Elektronenpaar
Wasser H₂O: Das O-Atom ist mit beiden H-Atomen durch je einen Strich verbunden und hat zusätzlich zwei freie Elektronenpaare. Zusammen sind das acht Elektronen am Sauerstoff.
Mehrfachbindungen
Reicht ein gemeinsames Paar nicht für das Oktett, teilen Atome zwei oder drei Paare:
- Doppelbindung: O₂, CO₂ (O=C=O)
- Dreifachbindung: N₂ (N≡N), sehr stabil
Bindigkeit
Wie viele Bindungen ein Atom eingeht, ergibt sich meist aus der Zahl der fehlenden Elektronen bis zum Oktett:
| Atom | Valenzelektronen | übliche Bindungen |
|---|---|---|
| H | 1 | 1 |
| O | 6 | 2 |
| N | 5 | 3 |
| C | 4 | 4 |
| Cl | 7 | 1 |
Lewis-Formel zeichnen
- Valenzelektronen aller Atome zählen.
- Atome mit Einfachbindungen verbinden (C oder das Atom mit den meisten Bindungen meist in die Mitte).
- Restliche Elektronen als freie Paare verteilen, bis jedes Atom (außer H) acht Elektronen hat.
- Fehlen noch Elektronen, freie Paare zu Mehrfachbindungen umbauen.
Das musst du dir merken
Nichtmetallatome bilden Moleküle durch gemeinsame Elektronenpaare. In Lewis-Formeln steht jeder Strich für ein Elektronenpaar. Jedes Atom außer Wasserstoff strebt acht Elektronen an.
Beispiele mit Lösungsweg
Beispiel 1
- Valenzelektronen: C 4, H 4 · 1, zusammen 8
- C in die Mitte, je eine Einfachbindung zu vier H-Atomen
- C hat 4 Bindungen = 8 Elektronen, jedes H hat 2
Ergebnis Vier C–H-Bindungsstriche, keine freien Elektronenpaare
Beispiel 2
- N hat 5 Valenzelektronen, davon 3 in Bindungen zu H.
- Es bleiben 2 Elektronen = 1 freies Paar.
Ergebnis Ein freies Elektronenpaar am Stickstoff
Übungsaufgaben mit Lösungen
Wie viele bindende und freie Elektronenpaare hat ein Wassermolekül?
Lösung anzeigen
2 bindende, 2 freie (am Sauerstoff).
Welche Bindung liegt im Stickstoffmolekül N₂ vor?
Lösung anzeigen
Eine Dreifachbindung.
Wie viele Bindungen geht ein Kohlenstoffatom normalerweise ein?
Lösung anzeigen
Vier.
Fehler, die Punkte kosten
Freie Elektronenpaare werden vergessen und Sauerstoff im Wasser nur mit zwei Strichen gezeichnet.
Sauerstoff hat zusätzlich zwei freie Elektronenpaare, sonst hätte er kein Oktett.
Die Elektronenpaarbindung wird für Salze wie NaCl angenommen.
Metall und Nichtmetall bilden Ionenbindungen, zwei Nichtmetalle Elektronenpaarbindungen.
Hinweis zur Klassenstufe
In welcher Klasse genau dieses Thema drankommt, unterscheidet sich zwischen den Ländern. Klasse 8 ist der häufigste Zeitpunkt.