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Aufstellen von Valenzstrichformeln
Atome versuchen Edelgaskonfiguration (vollständig mit Valenzelektronen besetzte äußerste Schale) zu erreichen.
In Salzen (Verbindung aus Metall und Nichtmetall) können die beteiligten Atome ihre Zahl von gewünschten Valenzelektronen zur
Edelgaskonfiguration erreichen, indem sie Elektronen abgeben (1. – 4. HG → Kationen) oder Elektronen aufnehmen (5. – 7. HG →
Anionen). Die Elektronen gehen dabei immer
vollständig zum Nichtmetallatom über, es bildet sich
ein Kristallgitter aus, der Zusammenhalt der Ionen
erfolgt durch die elektrostatische Anziehung der
Kationen und Anionen = Ionenbindung. Bei Salzen
wird immer die Verhältnisformel angegeben, die
Indizes können also gekürzt werden.
Dies gilt streng genommen nur für ∆EN > 1,7 .
Bsp.: Na-Atom
+
Cl-Atom
→
Na+
+
Cl–
Bei Verbindungen aus zwei Nichtmetallen (bzw. bei ∆EN < 1,7) werden Elektronen nicht vollständig übertragen, da beide Atome
jeweils Elektronen zur Edelgaskonfiguration benötigen. Hier wird eine andere Art der Bindung
geknüpft: Immer zwei Elektronen werden nun als gemeinsames = bindendes Elektronenpaar zwischen
den Atomen „aufgeteilt“ (es befindet sich dann im gemeinsamen Überlappungsbereich), diese
entstehende Bindung wird Atombindung (oder kovalente Bindung oder Einfachbindung) genannt.
Verbindungen, in denen die Atome durch eine solche Atombindung zusammengehalten werden,
werden als Moleküle bezeichnet.
____
____
____
____
Bsp.: |F▪ + ▪F | → |F – F |
Zur genaueren Darstellung der Anordnung der hierfür wichtigen Valenzelektronen
benutzt man die Valenzstrichformel (Lewisformel): Dabei werden Elektronen
durch Punkte, Elektronenpaare durch Striche dargestellt.
Regeln zur Erstellung von Valenzstrichformeln
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Vorhandene Valenzelektronenzahl (VVE) ermitteln
Gesamtzahl der zur Verfügung stehenden Valenzelektronen aller Atome addieren. Die Zahl der VE eines Atoms
entspricht seiner Hauptgruppennummer. Achtung: Bei Ionen wird die Ionenladung subtrahiert!
Benötigte Valenzelektronenzahl (BVE) ermitteln
Gesamtzahl der benötigten Valenzelektronen zum Erreichen der Edelgaskonfiguration aller Atome ermitteln.
Merke: Die BVE ist immer 8, nur BVE(H) = 2.
Zahl der bindenden Elektronen (BE) ermitteln
Zahl der bindenden Elektronen BE = BVE – VVE ; Zahl der bindenden Elektronenpaare BEP (Bindungen) = ½ · BE
Zahl der nicht-bindenden Elektronen (NBE) ermitteln
NBE = VVE – BE
Zahl der nicht-bindenden Elektronenpaare NBEP (Bindungen) = ½ · NBE
Räumliche Anordnung der Atome
Zentralteilchen: Einzelatom oder Atom mit größter Wertigkeit/Ox.zahl.
Restliche Atome (Liganden) symmetrisch um das Zentralatom anordnen und mit Einfachbindungen verbinden.
Mehrfachbindungen
Sind Elektronen von den BE übrig, so werden Doppel- und Dreifachbindungen gebildet.
Nicht-bindende Elektronen verteilen
NBE so verteilen, dass die Atome Edelgaskonfiguration erreichen.
Überprüfung auf Formalladung
- Formalladung = Zahl der VE(Atom) – ½ BE – NBE
- Gesamtladung = Summe der Formalladungen
- Positive und negative Formalladungen in einem Molekül sind ungünstig und zu vermeiden.
- Treten Ladungen auf, schreibt man die VSF in eckige Klammern und gibt oben rechts die Gesamtladung an.
9.
Tipp: Besitzt ein Atom die notwendige Zahl der VE nicht, wird ein freies Elektronenpaar eines benachbarten Atoms zu
einem bindenden Elektronenpaar umgestellt, so dass eine Mehrfachbindung zwischen beiden Atomen entsteht.
Bei überschüssiger Anzahl an VE macht man es umgekehrt und löst eine Mehrfachbindung zu freien EP auf.
10. Beachte:
- Spezialfall Wasserstoff: H benötigt 2 VE → H-Atome sind immer endständig ( „H–“ ) nur an einem Partner gebunden.
- Oktettregel: Elemente versuchen grundsätzlich 8 VE zu erreichen (nur H benötigt 2 VE)
Oktettüberschreitung: Elemente ab der 3. Periode können mehr als 8 VE besitzen (v.a. P, S, Cl).
- Spezialfall Sauerstoff-Säuren: Bei sauerstoffhaltigen Säuren ist das H-Atom an einem O-Atom gebunden.
Chemie 8/9 MMG VIB 05/2012
Beispiele: Regeln zur Erstellung von Valenzstrichformeln
1. Vorhandene Valenzelektronenzahl (VVE) ermitteln
Gesamtzahl der zur Verfügung stehenden
Valenzelektronen aller Atome addieren. Die Zahl der VE
eines Atoms entspricht seiner Hauptgruppennummer.
Achtung: Bei Ionen wird die Ionenladung subtrahiert!
2. Benötigte Valenzelektronenzahl (BVE) ermitteln
Gesamtzahl der benötigten Valenzelektronen zum
Erreichen der Edelgaskonfiguration aller Atome ermitteln.
Merke: Die BVE ist immer 8, nur BVE(H) = 2.
3. Zahl der bindenden Elektronen (BE) ermitteln
bindende Elektronen BE = BVE – VVE
Zahl der bindenden Elektronenpaare BEP (Atombindungen) = ½ · BE
4. Zahl der nicht-bindenden Elektronen (NBE) ermitteln
NBE = VVE – BE
Zahl der nicht-bindenden Elektronenpaare NBEP
(Bindungen) = ½ · NBE
5. Räumliche Anordnung der Atome
Zentralteilchen: Einzelatom oder Atom mit größter
Wertigkeit/Ox.zahl.
Restliche Atome (Liganden) symmetrisch um das
Zentralatom anordnen und mit Einfachbindungen
verbinden.
6. Mehrfachbindungen
Sind Elektronen von den BE übrig, so werden Doppelund Dreifachbindungen gebildet.
7. Nicht-bindende Elektronen verteilen
NBE so verteilen, dass die Atome Edelgaskonfiguration
erreichen.
Bsp.: NH3
Bsp.: CO22–
8. Überprüfung auf Formalladung
- Formalladung = Zahl der VE(Atom) – ½ BE – NBE
- Gesamtladung = Summe der Formalladungen
- Positive und negative Formalladungen in einem
Molekül sind ungünstig und zu vermeiden.
- Treten Ladungen auf, so schreibt man die Valenzstrichformel in eckige Klammern und gibt oben rechts die
Gesamtladung an.
Übung: Erstelle die Valenzstrichformeln!
a) H2O , HCl , CH4 , Cl2 , O2 , N2 , H2O2 , C2H6 , C2H4 , C2H2 , O3 , CO , CO2
b) Kohlensäure H2CO3 , Salpetrige Säure HNO2 , Salpetersäure HNO3 , Blausäure HCN, Schwefelsäure H2SO4 ,
Schweflige Säure H2SO3, Phosphorsäure H3PO4 , Hypochlorige Säure HOCl , Brom(V)-säure HBrO3 ,
Perchlorsäure HClO4
c) SO2 , SO3 , PCl3 , SF2 , SF6 , CS2 , NO , NO2 , N2O (linear) , NO2F
d) Chlorid, Fluorid, Bromid, Ammonium, Hydroxid , H3O+ , Cyanid, Nitrit, Nitrat, Sulfid, Sulfit, Sulfat,
Carbonat, Phosphat, Permanganat, Thiocyanat, Chromat
e) NO+ , NO2+ , NO2– (linear) , Dichromat (mit O-Brücke zw. Cr-Atomen), N2O5 (O-Brücke zw. N-Atomen) ,
Manganat MnO42– , Hypomanganat MnO43– , PO32- , Vanadat VO43– , Diphosphat P2O7 (O-Brücke zw. den
beiden P-Atomen) , Thiosulfat S2O7 (O-Brücke zw. P-Atomen) , Acetat (2 C-Atome nebeneinander)
Lösungen: Siehe Lösungsdatei
Chemie 8/9 MMG VIB 05/2012