Aufstellen von Valenzstrichformeln 10:19 min

Herzlich willkommen zum Einführungsvideo zum Thema "Aufstellen von Valenzstrichformeln". Es geht in diesem Video wie gesagt um das Aufstellen von Valenzstrichformel bzw. auch Lewisformeln, allerdings  mit der Einschränkung, dass diese mit der Oktettregel vereinbar sind. Das bedeutet, dass dieses Schema bis zur 2. Periode im Grunde relativ gut anzuwenden ist. Ab der 3. Periode ist das Ganze allerdings mit Vorsicht zu genießen, also dann, wenn irgendwelche fünfbindigen Sachen zum Beispiel ins Spiel kommen, wie zum Beispiel Phosphorschwefel usw. Gut, für den Einstieg sollte dieses Schema allerdings erst einmal genügen. Und wir gehen jetzt einfach mal den Weg, dass wir uns einfach ein Beispiel anschauen. Und zwar wollen wir einfach mal die Valenzstrichformel oder auch Lewisformeln - wie gesagt - für Formaldehyd aufstellen. Formaldehyd hat eine Summenformel. Eine Summenformel ist dann das, was wir immer erkennen sollten. Also wir müssen die Anzahl der Atome kennen und Formaldehyd hat die Summenformel H2CO. Gut, hier sieht man diesesSchema zur Berechnung der Anzahl der Bindungselektronen. Bindungselektronen, wie der Name schon sagt, die bilden im Grunde die Bindung aus. Ja, und das lautet wie folgt: Die Anzahl der Bindungselektronen ist gleich 2 × die Anzahl der Wasserstoffatome + 8 × die Anzahl der übrigen Atome und davon wird abgezogen die Summe aller Valenzelektronen. Wir schauen uns das, wie gesagt, mal am Beispiel des Formaldehyds an und beginnen einfach mal wild drauf los einzusetzen. Wir wollen also die Anzahl der Bindungselektronen berechnen, das kürze ich mal ab mit Bdg-e-, damit das ganze nicht so lang wird, e- sind die Elektronen, Bdg bedeutet einfach nur Bindung, genauso wie hier oben auch.

Also da steht 2 × die Anzahl der Wasserstoffatome, hier steht H2, es sind also 2 Wasserstoffatome in dieser Verbindung enthalten. Also 2×2. Darauf wird addiert die Anzahl der übrigen Atome, also alles außer Wasserstoff. Hier haben wir einmal Kohlenstoff und einmal Sauerstoff. Sind im Wesentlichen 2 übrige Atome, also 8×2. Also steht hier + 8×2. Und davon wird nun abgezogen die Summe aller Valenzelektronen. Die Anzahl der Valenzelektronen, die kann man relativ einfach aus dem Periodensystem ablesen. Das entspricht nämlich im Grunde der Hauptgruppennummer, in der das Element steht. Also beginnen wir einfach mal. Wasserstoff steht in der 1. Hauptgruppe und hat demzufolge 1 Valenzelektron. Also 1 + den 2. Wasserstoff, denn es sind ja 2 enthalten und deshalb bringen diese beiden Wasserstoffe jeweils 1 Valenzelektron in diese Gleichung ein. Also 1+1. Damit hätten wir im Grunde die Wasserstoffe abgedeckt. 

Nun folgt hier der Kohlenstoff. Kohlenstoff steht in der 4. Hauptgruppe und verfügt demzufolge über 4 Valenzelektronen, also steht da +4. Und zu guter Letzt hier der Sauerstoff. Sauerstoff steht in der 6. Hauptgruppe und verfügt demzufolge über 6 Valenzelektronen. Gut, jetzt müssen wir das Ganze einfach nur noch zusammenrechnen: 2×2=4, 8×2=16 und 1+1+4+6=12, also 4+16-12=8. Also wissen wir in dieser Verbindung im Formaldehyd wird es 8 Bindungselektronen geben. Gut, wir betrachten hier ja Moleküle, das bedeutet, hier liegen kovalente Bindungen vor. Diese Bindungselektronen sind sozusagen die Elektronen, die kovalente Bindungen darstellen. Kovalente Bindungen bestehen wiederum aus 2 Elektronen und das bedeutet, wenn wir die Anzahl der Bindungselektronen kennen und wir wissen, dass jede kovalente Bindung aus 2 Elektronen besteht, dann wissen wir, dass diese 8 Bindungselektronen in der Lage sind, 4 Bindungen auszubilden. Gut, also 1. Erkenntnis: Wir wissen, hier in diesem Molekül gibt es irgendwo 4 Bindungen. Der nächste Schritt ist nun, dass wir beginnen die Valenzstrichformel aufzumalen. Und wir beginnen einfach damit, indem wir das Atom, das in der Lage ist, die meisten Bindungen auszubilden, erst einmal in die Mitte schreiben, also das als Basis nutzen.

Wasserstoff bildet in der Regel 1 Bindung aus, Kohlenstoff ist normalerweise 4-bindig und Sauerstoff bildet in der Regel 2 Bindungen aus. Das bedeutet also, Kohlenstoff ist in der Lage die meisten Bindungen einzugehen und demzufolge wird es auch das Zentrum in unserem Molekül darstellen. Also Kohlenstoff wird erst einmal in die Mitte geschrieben. Gut, wir wissen, dass 4 Bindungen existieren, die können wir jetzt erst mal wild ringsherum einzeichnen, weil wir eben auch wissen, dass der Kohlenstoff 4 Bindungen ausbilden kann. Und dann haben wir noch 3 Bindungspartner, also 3 Sachen, die hier noch irgendwo dran hängen. Und wir beginnen einfach mal damit, dass wir die Wasserstoffe einzeichnen. Wir wissen ja bereits, dass er nur eine Bindung eingehen kann, also hier mal einen Wasserstoff und hier mal einen Wasserstoff. Dann gibt es allerdings noch ein übriges Atom, das ist der Sauerstoff. Und der ist logischerweise dann auch hier an den Kohlenstoff gebunden. Und hier zeigt jetzt noch eine Bindung ins Leere. Wir wissen, dass Sauerstoff zwei Bindungen ausbilden kann, Kohlenstoff 4 Bindungen, demzufolge wird sich hier zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff eine Doppelbindung befinden. Also hier befinden sich im Grunde zwischen Sauerstoff und Kohlestoff insgesamt 4 Bindungselektronen, also 2 Bindungen, also eine Doppelbindung einfach. Gut, jetzt sind wir im Grunde schon fast am Ziel. Wir haben alle Bindungselektronen verteilt und zu guter Letzt müssen wir schauen, dass die Oktettregel erfüllt ist, also, dass alle Atome, die hier in diesem Molekül verbaut sind, letzten Endes über eine Edelgaskonfiguration verfügen. Das kann man ganz leicht überprüfen, indem man sich im Grunde alle Bindungspartner zuhält und einfach mal die Elektronen zählt, die sich um das Atom aufhalten. Soll heißen: wir halten das restliche Molekül zu, wenn wir diesen Wasserstoff hier betrachten wollen und zählen. 1, 2 Bindungselektronen befinden sich in unmittelbarer Umgebung. Demzufolge verfügt der Wasserstoff im Grunde über eine Heliumkonfiguration, also über das kleinste Edelgas sozusagen. Da gibt es ja noch keine Oktettregel, also 1, 2 Edelgaskonfiguration ist erreicht. Das passt also aus Sicht des Wasserstoffs gesehen schon alles. Beim nächsten Wasserstoff ist es natürlich wieder genau dasselbe. 1, 2 Bindungselektronen sind in der Nähe. Edelgaskonfiguration vom Helium ist erreicht und demzufolge ist die Oktettregel, wenn man so will, für Wasserstoff ist das ein bisschen schwammig, auch für diese beiden erfüllt. Schauen wir mal weiter zum Kohlenstoff. Ich halte jetzt die Sachen mal nicht zu, denn das wird ein bisschen schwierig. Wir denken uns die Sachen einfach mal weg. In unmittelbarer Umgebung zum Kohlenstoff befinden sich 8 Bindungselektronen, also hier ist die Oktettregel eindeutig erfüllt. Demzufolge müssen wir am Kohlenstoff nichts mehr verändern. Und zu guter Letzt der Sauerstoff. Hier sehen wir, dass der Sauerstoff über 4 Bindungselektronen in unmittelbarer Nähe verfügt. Also die Edelgaskonfiguration ist noch nicht erreicht. Und das liegt einfach daran, dass wir hier noch keine freien Elektronenpaare eingezeichnet haben. Wie gesagt steht der Sauerstoff in der 6. Hauptgruppe, verfügt eigentlich über 6 Valenzelektronen, 2 dieser Valenzelektronen werden hier an der Bindung teilnehmen und die 4 übrigen Elektronen werden in Form von 2 freien Elektronenpaaren am Sauerstoff zurückbleiben. Gut, also hätten wir letzten Endes die Valenzstrichformel für Formaldehyd aufgestellt. Und damit sind wir im Grunde schon am Ziel. Die Oktettregel wurde überprüft. Wichtig ist immer, wie gesagt, dass die freien Elektronenpaare beachtet werden. Und als kleine Ergänzung bleibt vielleicht noch anzumerken, dass es natürlich möglich ist, dass man hier mehrere Formen für die Lewis- oder Valenzstrichformel finden kann. Dann haben wir es mit der Mesomerie zu tun. Dann gibt es auch wieder verschiedenen Regeln, welche Form dann die höhere Bedeutung hat. Ist aber wieder ein anderes Thema. Das sollte als Fahrplan für relativ einfach aufgebaute Moleküle erst einmal ausreichen. Ok, auf Wiedersehen.