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Lewis-Formeln – Darstellung chemischer Verbindungen

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Team Digital
Lewis-Formeln – Darstellung chemischer Verbindungen
lernst du in der 8. Klasse - 9. Klasse - 10. Klasse

Grundlagen zum Thema Lewis-Formeln – Darstellung chemischer Verbindungen

Lewis-Formeln – Darstellung chemischer Verbindungen

Atome und Moleküle lassen sich auf verschiedene Arten darstellen. Eine Art ist die Lewis-Formel oder auch Lewis-Schreibweise genannt. Doch was sind Lewis-Formeln überhaupt? Und wie werden sie angewendet? Das alles erfährst du im folgenden Text.

Was ist die Lewis-Formel? – Chemie

Einfach erklärt ist die Lewis-Formel eine Elektronenformel. Und wie lässt sich die Lewis-Formel aufstellen? Du stellst ein Element mit der Lewis-Schreibweise dar, indem du am Elementsymbol die Valenzelektronen als Punkte zeichnest. Moleküle, Atome und Ionen möchten die Edelgaskonfiguration erreichen, da diese besonders stabil ist. Dazu kannst du auch Oktettregel sagen. Und was bedeutet das nun? Die meisten Atome, Moleküle und Ionen möchten acht Valenzelektronen haben. Und wie findest du nun heraus, wie viele Elektronen – also Punkte in der Lewis-Schreibweise – ein Element hat? Dazu schaust du dir einfach an, in welcher Hauptgruppe sich das Element befindet. Du zeichnest dann genauso viele Punkte neben das Element wie die Zahl der Hauptgruppennummer.

Wasserstoff $H$ befindet sich in der ersten Hauptgruppe des Periodensystems und es besitzt somit nur ein Valenzelektron. Neben das chemische Symbol für Wasserstoff $H$ wird nun ein Punkt gezeichnet. Im folgenden Bild siehst du die Lewis-Schreibweise für Wasserstoff. Weitere Beispiele findest du in der Abbildung im nächsten Abschnitt, wo die Lewis-Schreibweise mit der Valenzstrichformel verglichen wird.

Lewis-Formel am Beispiel Wasserstoff H2, Valenzstrichformel und Lewis Formel

Sauerstoff $O$ befindet sich in der sechsten Hauptgruppe und hat somit sechs Valenzelektronen. Du zeichnest dann sechs Punkte neben das Sauerstoffsymbol. Das Element Stickstoff $N$ befindet sich in der fünften Hauptgruppe und erhält somit fünf Punkte.

Ist die Lewis-Formel die Valenzstrichformel?

Mit der Lewis-Schreibweise kannst du so die Struktur von Atomen und Molekülen darstellen. Du kannst also mit der Lewis-Formel das Molekül abbilden. Und was wird mit der Lewis-Schreibweise dargestellt? Die Lewis-Formel zeigt, dass zwei Elektronen eine Verbindung ergeben. Bei der Lewis-Formel bleiben die zwei Punkte erhalten, während bei der Valenzstrichformel zwei Elektronen zu einem Bindestrich zusammengefasst werden. In beiden Darstellungen bilden zwei Elektronen eine kovalente Bindung oder Elektronenpaarbindung aus. Zwei Wasserstoffatome gehen eine Verbindung ein und es entsteht Wasserstoff $H_2$. Die beiden Valenzelektronen von Wasserstoff bilden eine kovalente Bindung aus. Du kannst dir die Unterschiede zwischen der Lewis-Formel und der Valenzstrichformel am Beispiel von Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff in der folgenden Abbildung ansehen:

Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff als Lewis Schreibweise mit einem Valenzelektron

Dieses Video

In diesem Video lernst du die Lewis-Formel kennen und du siehst, wie man sie aufstellt. Du erfährst die Funktion und Aussage der Lewis-Formel. Die Lewis-Formel ist eine Elektronenformel, in der die Valenzelektronen eines Elements als Punkte dargestellt werden. Zwei Elektronen bilden eine Verbindung aus. Die Verbindung wird in der Valenzstrich-Schreibweise als Bindestrich gekennzeichnet. Mit der Lewis-Formel lässt sich die Struktur des Moleküls darstellen.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben zur Lewis-Formel, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

1 Kommentar
1 Kommentar
  1. Das Video ist sehr aufschlussreich und hat zudem sehr leichte Erklärungen die man auch im Jungen Alter versteht. , Mit diesem Video habe ich endlich verstanden was mehrfachbindungen sind und wozu sie genutzt werden. Danke Sofatutor für die tollen erklär Videos die ihr uns zur Verfügung stellt.

    Von Emily, vor etwa einem Monat

Lewis-Formeln – Darstellung chemischer Verbindungen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Lewis-Formeln – Darstellung chemischer Verbindungen kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib die Anzahl der Valenzelektronen sowie die Elementnamen der abgebildeten Atome an.

    Tipps

    Die Außenelektronen befinden sich auf der äußersten Schale.

    Lösung

    Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele Außenelektronen ein Atom eines Elements besitzt. Die Außenelektronen sind die Elektronen, die sich auf der äußersten Schale eines Atoms befinden. Sie sind diejenigen, die Bindungen mit anderen Atomen eingehen.
    Mithilfe des Bohrschen Atommodells kann man die Anordnung der Elektronen darstellen:

    • Das Element Wasserstoff steht in der ersten Hauptgruppe des Periodensystems und besitzt nur eine Schale. Auf dieser einen und zugleich äußersten Schale befindet sich nur ein Außenelektron.
    • Sauerstoff ist in der sechsten Hauptgruppe, besitzt zwei Schalen und weist auf der äußersten Schale sechs Außenelektronen vor.
    • Mit fünf Außenelektronen steht Stickstoff logischerweise in der fünften Hauptgruppe.

  • Entscheide, um welche Bindungsart es sich handelt.

    Tipps

    Die roten Valenzstriche geben die Bindung der beiden Atome wieder.

    Eine Dreifachbindung wird mit drei Valenzstrichen dargestellt.

    Lösung

    Anhand der Lewis-Schreibweise kann man viele Aussagen über ein Molekül treffen: Man kann die Außenelektronen des jeweiligen Atoms, die freien sowie die bindenden Elektronenpaare ablesen. Dadurch wiederum lässt sich erkennen, um welche Bindungsart es sich handelt: Einfachbindung, Doppelbindung oder Dreifachbindung. In den Abbildungen wurden dabei immer zwei Elektronen zu einem Strich zusammengefasst: einem sogenannten Valenzstrich. Daher werden diese Formeln als Valenzstrichformeln bezeichnet.

    • Das Wasserstoff-Molekül hat genauso wie das Fluor-Molekül nur ein bindendes Elektronenpaar vorzuweisen. Das bedeutet, dass es sich um eine Einfachbindung handelt.
    • Sauerstoff besitzt im Molekül zwei bindende Elektronenpaare. Deshalb sprechen wir hier von einer Doppelbindung.
    • Ein Stickstoff-Molekül verfügt über drei bindende Elektronenpaare und ist deshalb dreifach gebunden. Das nennt man auch Dreifachbindung.

  • Gib an, wieso die Lewis-Schreibweise erfunden wurde.

    Tipps

    Es gibt zwei richtige Antworten.

    Über die Außenelektronen werden alle chemischen Bindungen gebildet.

    Lösung

    Gilbert Newton Lewis war ein bedeutender US-amerikanischer Chemiker. Anfang des vorigen Jahrhunderts erfand er die bekannte Lewis-Schreibweise, denn er war mit der bisherigen Schreibweise von Molekülen unzufrieden.

    Mit Summenformeln lässt sich gut darstellen, wie viele Atome jeweils in einem Molekül gebunden sind. Aber sie sagen nichts darüber aus, wie die Atome genau miteinander verbunden sind. Deshalb setzte er sich für eine Darstellung ein, die auch die Außenelektronen miteinbezieht, wie wir das aus dem Bohr’schen Schalenmodell kennen. Denn über diese werden schließlich chemische Bindungen gebildet.

  • Erkläre die Bildung einer Atombindung am Beispiel Sauerstoff.

    Tipps

    Wasserstoff steht in der ersten Hauptgruppe. Das bedeutet, dass es ein Außenelektron hat.

    In einer Atombindung werden bindende Elektronenpaare ausgebildet.

    Lösung

    Das Element Sauerstoff steht in der sechsten Hauptgruppe sowie zweiten Periode des Periodensystems der Elemente. Daraus können wir ablesen, dass ein Sauerstoffatom sechs Außenelektronen hat. Ihm fehlen also zwei Elektronen zur Erfüllung der Oktettregel.

    Deshalb geht es eine Verbindung mit einem weiteren Sauerstoffatom ein. Die beiden Außenschalen der Atome überlappen sich.
    Wenn jetzt allerdings zwei Atome zusammenkommen und nur ein einziges bindendes Elektronenpaar bilden würden, würden beide Sauerstoffatome nur auf jeweils sieben Außenelektronen kommen.

    Darum muss im Sauerstoff eine Doppelbindung vorliegen. Mit zwei bindenden Elektronenpaaren kommen nämlich beide Sauerstoffatome auf jeweils acht Außenelektronen. Damit ist die Oktettregel erfüllt.

  • Bestimme die Bindung der Moleküle.

    Tipps

    Fluor und Wasserstoff liegen in einer Einfachbindung vor. Einfachbindungen werden mit einem Valenzstrich dargestellt.

    Lösung

    Ein Molekül kann man sowohl in der Summenformel als auch in der Strukturformel darstellen. Während die Summenformel nur Auskunft darüber gibt, wie viele Atome eines Elements in einer Verbindung vorkommen, macht die Strukturformel genauere Angaben über ein Molekül.
    Man kann die Außenelektronen des jeweiligen Atoms, die freien sowie die bindenden Elektronenpaare ablesen. Dadurch wiederum lässt sich erkennen, um welche Bindungsart es sich handelt.

    • Die Verbindung Wasserstoff wird mit $\ce{H2}$ dargestellt. Es besitzt ein bindendes Elektronenpaar. Daher handelt es sich um eine Einfachbindung.
    • Die Summenformel von einem Sauerstoff-Molekül ist $\ce{O2}$. Mit zwei bindenden Elektronenpaaren sprechen wir von einer Doppelbindung.
    • Ein Stickstoff-Molekül wird mit der Kurzform $\ce{N2}$ dargestellt. Die beiden Stickstoffatome gehen eine Dreifachbindung ein, da sie drei bindende Elektronenpaare haben.
    • Bei Fluor verhält es sich wie bei Wasserstoff: Ein Fluoratom geht eine Einfachbindung mit einem weiteren ein. Die Summenformel lautet $\ce{F2}$.

  • Charakterisiere die Moleküle.

    Tipps

    Jeweils zwei Elektronen werden zu einem Elektronenpaar zusammengefasst. Diese werden mit einem Strich dargestellt.

    Die roten Valenzstriche stellen die bindenden Elektronenpaare dar.

    Lösung

    Anhand der Lewis-Schreibweise kann man viele Aussagen über ein Molekül treffen: Man kann die Außenelektronen des jeweiligen Atoms, die freien sowie die bindenden Elektronenpaare ablesen. Dadurch wiederum lässt sich erkennen, um welche Bindungsart es sich handelt: Einfachbindung, Doppelbindung oder Dreifachbindung. In den Abbildungen wurden dabei immer zwei Elektronen zu einem Strich zusammengefasst: einem sogenannten Valenzstrich. Daher werden diese Formeln als Valenzstrichformeln bezeichnet.

    $\underline{\text{Wasserstoff}:}$

    • jeweils ein Außenelektron
    • kein freies Elektronenpaar
    • ein bindendes Elektronenpaar $\to$ Einfachbindung

    $\underline{\text{Sauerstoff}:}$
    • jeweils sechs Außenelektronen
    • vier freie Elektronenpaare
    • zwei bindende Elektronenpaare $\to$ Doppelbindung

    $\underline{\text{Stickstoff}:}$
    • jeweils fünf Außenelektronen
    • zwei freie Elektronenpaare
    • drei bindende Elektronenpaare $\to$ Dreifachbindung