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Aufstellen von Lewis-Formeln (Übungsvideo)

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André Otto
Aufstellen von Lewis-Formeln (Übungsvideo)
lernst du in der 8. Klasse - 9. Klasse

Beschreibung Aufstellen von Lewis-Formeln (Übungsvideo)

In diesem Video werden wir die Lewis-Formeln von drei Molekülen entwickeln: vom Ozon, Lachgas und der Salpetersäure. Zu den Lernvoraussetzungen: Ihr solltet die chemischen Symbole kennen, wie zum Beispiel O für Sauerstoff, H für Wasserstoff und F für Fluor. Außerdem solltet Ihr bereits mit dem Periodensystem der Elemente, PSE, gearbeitet haben. Die Besonderheit dieser Verbindungen ist, dass sie sich nicht durch eine Lewis-Formel eindeutig beschreiben lassen. Die Lewis - Formeln von Ozon, Lachgas und Salpetersäure können jeweils nur durch zwei verschiedene Valenzstrichformeln dargestellt werden. Wie das möglich ist zeigt Euch dieses Video.

Transkript Aufstellen von Lewis-Formeln (Übungsvideo)

Hallo, liebe Chemieinteressierte,   herzlich willkommen zum Video "Lewis-Formeln Teil 4". In diesem Video werden wir die Lewis-Formeln von drei Molekülen entwickeln, die mindestens drei Atome enthalten. Zu den Lernvoraussetzungen: Ihr solltet die chemischen Symbole kennen, wie zum Beispiel O für Sauerstoff, H für Wasserstoff und F für Fluor. Außerdem solltet Ihr bereits mit dem Periodensystem der Elemente, PSE, gearbeitet haben. Kommen wir zum ersten Beispiel: Unser Molekül besteht aus drei Sauerstoffatomen. Das Symbol für Sauerstoff ist O. Wir schauen im Periodensystem der Elemente, PSE, nach und finden das Symbol O in der sechsten Hauptgruppe. Das bedeutet, dass ein Sauerstoffatom 6 Außenelektronen besitzt. Wir ordnen nun die jeweils sechs Außenelektronen an den einzelnen Sauerstoffatomen an. Die Oktettregel ist nicht erfüllt, denn ein Sauerstoffatom hat nun einmal nur sechs Außenelektronen. Wir haben gelernt, dass die Oktettregel durch die Ausbildung gemeinsamer Elektronenpaare erfüllt werden kann. Das geschieht auch mit den drei Sauerstoffatomen unseres Moleküls. Zwischen dem linken Sauerstoffatom und dem mittleren Sauerstoffatom gibt es ein gemeinsames Elektronenpaar. Zwischen dem mittleren Sauerstoffatom und dem rechten Sauerstoffatom gibt es zwei gemeinsame Elektronenpaare. Wir zählen und stellen fest, dass alle drei Sauerstoffatome über acht Außenelektronen verfügen. Die gemeinsamen Elektronenpaare gehören jeweils beiden beteiligten Atomen. Damit ist die Oktettregel für alle drei Sauerstoffatome erfüllt. Wir werden nun die richtige Lewis-Formel entwickeln, das heißt, die Valenzstrich-Schreibweise. Wir werden jeweils ein Elektronenpaar durch einen Valenzstrich ersetzen. Wir beginnen mit den gemeinsamen Elektronenpaaren, den Bindungselektronenpaaren. Anschließend werden auch alle Paare ersetzt, die sich an einem bestimmten Atom befinden. Es gibt eine interessante Tatsache bei dieser Struktur: Betrachten wir das linke Sauerstoffatom, so stellen wir fest, dass es über sieben Elektronen verfügt, die die Ladung bestimmen. Die gemeinsamen Elektronenpaare gehören bei der Ladungszählung jeweils nur zur Hälfte zu einem Atom. Daher hat das linke Sauerstoffatom sieben Elektronen - ein Elektron mehr, als es eigentlich besitzen sollte. Daher hat das Sauerstoffatom im Molekül eine Ladung von -1. Das mittlere Sauerstoffatom verfügt bei der Ladungszählung über fünf Außenelektronen - ein Elektron weniger, als es eigentlich besitzen sollte. Deswegen trägt es eine positive Ladung. Neben dieser Lewis-Formel ist auch eine Lewis-Formel denkbar, bei der das Sauerstoffatom rechts die negative Ladung trägt und das Sauerstoffatom links elektrisch neutral ist. Alle drei Sauerstoffatome besitzen Edelgaskonfiguration. Sie haben die elektronische Struktur des Neon-Atoms. Bei der betrachteten chemischen Verbindung handelt es sich um Ozon. Kommen wir zu einem weiteren Beispiel: Eine chemische Verbindung, die aus zwei Atomen Stickstoff und einem Atom Sauerstoff besteht. Schauen wir zunächst im Periodensystem der Elemente, PSE, nach. Wir finden bei dem Symbol N für Stickstoff, dass es in der fünften Hauptgruppe steht. Das bedeutet, dass ein Stickstoffatom über fünf Außenelelektronen verfügt. Das Symbol für das Sauerstoffatom, O, finden wir in der sechsten Hauptgruppe des PSE. Daher können wir schlussfolgern, dass das Sauerstoffatom sechs Außenelektronen besitzt. Wir ordnen nun die entsprechenden Zahlen von Außenelektronen an den einzelnen Atomen an: An den beiden Stickstoffatomen jeweils fünf Außenelektronen, am Sauerstoffatom sechs Außenelektronen. Man sieht, dass weder die Zweielektronenregel, noch die Oktettregel für alle drei Atome gleichzeitig erfüllt werden. Wir wissen nun schon, dass diese Regeln durch die Ausbildung gemeinsamer Elektronenpaare, sogenannter Bindungselektronenpaare, erfüllt werden können. Das ist der Fall, wenn zwischen dem mittleren Stickstoffatom und dem linken Stickstoffatom sowie dem rechten Sauerstoffatom jeweils zwei Bindungselektronenpaare ausgebildet werden. Wir zählen und stellen fest, dass jedes der drei Atome über jeweils acht Außenelektronen verfügt. Die Bindungselektronenpaare gehören jedem der beiden beteiligten Atome. Damit ist die Oktettregel für alle drei Atome erfüllt. Nun gehen wir über zur wirklichen Lewis-Formel, der Valenzstrich-Schreibweise. Wir ersetzen jeweils ein Elektronenpaar durch einen Valenzstrich. Wir beginnen mit den Bindungselektronenpaaren, den Elektronenpaaren, die zwischen zwei Atomen angeordnet sind. Anschließend werden auch die nichtbindenden Elektronenpaare, die Elektronenpaare, die jeweils nur zu einem bestimmten Atom gehören, durch die Valenzstriche ersetzt. Für alle beteiligten Atome dieses Moleküls wird die Oktettregel erfüllt. Das linke Stickstoffatom besitzt sechs Elektronen bei der Zählung der Ladung. Bei den Bindungselektronenpaaren wird nur ein einziges Atom für die Ladungszählung verwertet. Daher trägt das linke Stickstoffatom eine negative Ladung. Das mittlere Stickstoffatom verfügt über vier Außenelektronen bei der Ladungszählung. Die Bindungselektronenpaare zählen nur zur Hälfte. Daher trägt es eine positive Ladung. Alle drei Atome besitzen im Molekül eine Edelgaskonfiguration. Sie besitzen jeweils die elektronische Struktur des Neon-Atoms. Für das Molekül ist noch eine weitere Lewis-Formel möglich: Bei der Darstellung dieser Formel ergibt sich eine positive Ladung am linken Stickstoffatom und eine negative Ladung am rechten Sauerstoffatom. Bei dem Molekül handelt es sich um Distickstoffmonoxid, auch besser unter dem Namen Lachgas bekannt. Das letzte Molekül ist ziemlich groß. Seine Anordnung gebe ich daher schon gleich einmal vor. Ich hoffe, ihr kennt noch die Zahl der Außenelektronen an den unterschiedlichen Atomsorten. Ein Wasserstoffatom verfügt über ein Außenelektron, ein Sauerstoffatom über sechs Außenelektronen und ein Stickstoffatom über fünf Außenelektronen. Diese Zahl der Außenelektronen ordnen wir jetzt an den einzelnen Atomen an. Zweielektronenregel und Oktettregel sind verletzt. Wir wissen aber bereits, dass durch die Ausbildung gemeinsamer Elektronenpaare beide Regeln erfüllt werden können. Zwischen allen beteiligten Atomen bilden sich einfache Elektronenpaare heraus. Nur zwischen dem Stickstoffatom und einem Sauerstoffatom sind es zwei Elektronenpaare. Die Zweielektronenregel wird ohne Ausnahme erfüllt. Auch die Oktettregel gilt für die großen Atome - alle außer Wasserstoff.Selbstverständlich besitzt jetzt jedes der beteiligten Atome eine Edelgaskonfiguration. Wir wandeln nun die Punktschreibweise in die Valenzstrich-Schreibweise um. Mit dem Platz wird es jetzt sehr, sehr knapp werden, deswegen schiebe ich das Wasserstoffatom ganz links ein wenig aus dem Bildrand. Jedes Elektronenpaar wird durch einen Valenzstrich ersetzt. Ich beginne links und und arbeite mich systematisch nach rechts durch. Das ganze Unternehmen artet tatsächlich in Arbeit aus. Das Sauerstoffatom unten verfügt über sieben Außenelektronen, drei durch die Bindungspaare am Sauerstoffatom und ein Elektron aus der Bindung mit dem Stickstoffatom. Daher hat dieses Sauerstoffatom eine negative Ladung. Danke, dass ihr so lange durchgehalten habt. Vielleicht sehen wir uns bald wieder in einem Video zu Lewis-Formeln. Ich wünsche euch alles Gute. Tschüss!

12 Kommentare

12 Kommentare
  1. Danke! Jetzt macht alles Sinn!

    Von Deleted User 620286, vor mehr als 2 Jahren
  2. @Laura,
    ja leider machst du da einen kleinen Denkfehler. Es gibt, bei diesem Molekül, keine Bindung zwischen den Sauerstoffatomen.

    Liebe Grüße aus der Redaktion

    Von Karsten S., vor mehr als 2 Jahren
  3. Moin,
    ich habe eine Frage zu dem letzen Molekül. Wie kommt man darauf, dass das untere Sauerstoffatom eine negative Ladung hat? Die Eltektronen der Bindungen werden doch bei der Ladungszählung nur zur Hälfe gezählt, oder? Dann wären das 4 Elektronen die keine Bindung eingehen + 2 Elektronen (eins für die Bindung mit dem Sauerstoffatom und eins für die Bindung mit dem Stickstoffatom). Das wären dann ja 6 Elektronen, also keine Ladung. Oder mache ich da irgendwo einen Denkfehler?
    Danke,
    Laura

    Von Deleted User 620286, vor mehr als 2 Jahren
  4. Oktettregel geht vor Gruppenzwang. Im NH4+ gibt es auch vier Bindungen.
    Bei den Molekülen mit nicht klassischer Struktur (mehrere Valenzstrichformeln möglich) wählt man für die Argumentation die plausiblen aus..
    Viele Grüße
    André

    Von André Otto, vor etwa 3 Jahren
  5. sry meine 5 HG

    Von Amend Juergen, vor etwa 3 Jahren
Mehr Kommentare

Aufstellen von Lewis-Formeln (Übungsvideo) Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Aufstellen von Lewis-Formeln (Übungsvideo) kannst du es wiederholen und üben.
  • Benenne die chemischen Symbole.

    Tipps

    $O$ steht für Oxygenium. Es bezeichnet ein Element, das sich in unserer Luft befindet und überlebenswichtig für uns ist.

    $H$ ist das allererste Element im Periodensystem.

    Lösung

    Im Periodensystem findest du die Symbole aller chemischen Element. Es gibt sie, um eine Vereinfachung und eine Verkürzung der Schreibweise herzustellen. Außerdem können durch die Symbole unabhängig von der Sprache Verbindungen und Reaktionen dargestellt werden. Einige wichtige Elemente, wie Sauerstoff $O$, Kohlenstoff $C$ und Wasserstoff $H$, solltest du auf jeden Fall kennen.

  • Beschreibe, wie du bei dem Aufstellen einer Lewis-Formel vorgehen kannst.

    Tipps

    Zu Beginn musst du wissen, woraus die Verbindung besteht.

    Wichtig für die Bindungen sind die Außenelektronen der Elemente.

    Lösung

    Die dargestellte Vorgehensweise stellt eine Möglichkeit dar. Du kannst aber auch deine eigene Vorgehensweise entwickeln. Wichtig ist aber auf jeden Fall, die chemische Formel der Verbindung zu kennen. Nehmen wir zum Beispiel Stickstoff. Es besteht aus zwei Stickstoffatomen und besitzt die Formel $N_2$.

    Stickstoff hat fünf Außenelektronen. Werden diese so angeordnet, dass jedes Atom acht Außenelektronen besitzt, ergeben sich drei Elektronenpaare zwischen den Atomen. Stickstoff weist also drei Bindungen auf. Dann besitzen beide die Edelgaskonfiguration von Neon.

  • Bestimme die richtige Lewis-Formel von Sauerstoffgas.

    Tipps

    Jedes Sauerstoffatom braucht acht Außenelektronen.

    Die Bindungselektronen zählen zu beiden Atomen.

    Lösung

    Sauerstoffgas besteht aus zwei Sauerstoffatomen. Jedes dieser Atome bringt sechs Außenelektronen mit. Für eine stabile Elektronenkonfiguration braucht es acht Außenelektronen. Da sich bei einer Bindung beide Partner zwei Elektronen teilen, braucht jedes Sauerstoffatom also zwei Bindungen, damit es zwei Elektronen dazu bekommt. Die richtige Lewis-Formel siehst du also bei Bild 2.

    Neben den zwei Bindungen sind noch die freien Elektronen eingezeichnet. So kann man sehen, dass Sauerstoff immer noch sechs Außenelektronen besitzt, aber zwei durch die Bindungen dazu bekommen hat. Das Gas Sauerstoff $O_2$ ist daher stabiler als ein Atom Sauerstoff $O$

  • Bestimme, wie viele Außenelektronen die gezeigten Elemente besitzen.

    Tipps

    Die Anzahl der Außenelektronen entspricht der Nummer der Hauptgruppe (Spalte), in der sich das Element befindet.

    Lösung

    Das Periodensystem der Elemente (PSE) hält sehr viele Informationen für dich bereit. Du kannst aus ihm die Symbole der chemischen Elemente entnehmen. Außerdem sind die Elemente nach ihrer Protonenzahl geordnet. Diese Ordnung umfasst Gruppen (Spalten) und Perioden. In Gruppen sind immer Elemente zusammengefasst, die gleich viele Außenelektronen besitzen. Die Nummer der Gruppe gibt dir also die Anzahl der Außenelektronen an. Sauerstoff in der sechsten Hauptgruppe hat also sechs Außenelektronen. Die Periode gibt an, in welcher Schale die Außenelektronen sind. Dies ist die letzte Schale, die im energieärmsten Zustand noch besetzt ist.

  • Nenne die zwei wichtigen Regeln für die Aufstellung von Lewis- Formeln.

    Tipps

    Ein Oktett ist eine Gruppe aus acht Teilen.

    Elektronen sind meist gepaart.

    Lösung

    Die Oktettregel ergibt sich aus der Anzahl der Außenelektronen, die auf die äußere Schale der Hauptgruppenelemente passen. Dies sind acht und Oktett bedeutet acht. Ist die äußere Elektronenschale mit acht Elektronen voll besetzt, ist dies ein stabiler Zustand. Deswegen versuchen Elemente, die keine acht Außenelektronen besitzen, diese durch Bindungen mit anderen Teilchen zu erreichen. Diese Regel hilft dir dabei, die richtige Anzahl an Bindungen zu finden.

    Die Zweielektronenregel besagt, dass Elektronen meist als Paare vorliegen. Dies ist bei der Formulierung von Lewis-Formeln anzustreben. Manchmal bleibt aber ein Elektron allein. Das nennt man dann ein Radikal. Diese ungepaarten Elektronen sind sehr reaktiv und suchen unbedingt einen Partner. Sie bleiben daher nicht lang allein.

  • Bestimme die Lewis-Formel für die Verbindung Ammoniak.

    Tipps

    Ammoniak enthält ein Stickstoff und drei Wasserstoffatome.

    Wasserstoff besitzt nur ein Elektron und kann daher nur eine Bindung eingehen.

    Lösung

    Ammoniak besitzt die Summenformel $NH_3$. Gefragt ist hier nach der Lewis-Formel. Diese zeigt die Struktur in Ansätzen und die Bindungsverhältnisse. Stickstoff steht in der fünften Hauptgruppe. Damit hat es fünf Außenelektronen. Um eine volle Schale mit acht Außenelektronen zu erhalten, braucht es noch drei Bindungen.

    Wasserstoff besitzt nur ein Elektron. Für eine volle Schale braucht es noch ein weiteres Elektron, weil auf die erste Schale nur zwei Elektronen passen. Daraus ergibt sich eine Lewis-Formel, in der Stickstoff jeweils eine Bindung zu drei Wasserstoffatomen aufweist.

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