Lewis-Formel – Valenzstrich

Hallo liebe Chemieinteressierte! Herzlich willkommen zum Video "Lewis-Formeln Teil 2".

In diesem Video werden wir uns das erste Mal mit der Valenzstrickschreibweise befassen. Zu den Voraussetzungen: Ihr solltet Video 1 gesehen haben und euch sollte nicht unbekannt sein, was diese Symbole, H, F, N und O zu bedeuten haben. Richtig! Es sind die Symbole für die chemischen Elemente Wasserstoff, Fluor, Stickstoff und Sauerstoff. Sie bedeuten aber auch: 1 Atom Wasserstoff, 1 Atom Fluor, 1 Atom Stickstoff oder 1 Atom Sauerstoff. Außerdem solltet ihr erste Erfahrungen mit dem Periodensystem der Elemente PSE gesammelt haben. Auch sollte euch jetzt klar sein, was die Zweielektronenregel bedeutet. Ihr solltet auch wissen, was die Edelgaskonfiguration und die Oktettregel bedeuten.

Beginnen wir mit dem chemischen Symbol H. H steht für das chemische Element Wasserstoff. H bedeutet auch: 1 Atom Wasserstoff. Das Symbol H findet man im Periodensystem der Elemente PSE in der 1. Hauptgruppe. Das bedeutet, dass das Wasserstoffatom 1 Außenelektron besitzt. Im Video Teil 1 haben wir gesehen, dass sich 2 Elektronen zu 1 Elektronenpaar zusammenschließen und dadurch eine Bindung zustande kommt. Es gibt die Möglichkeit, diese beiden Elektronen durch einen Strich darzustellen. Diesen Strich bezeichnet man als Valenzstrich. Die Schreibweise, die Valenzstriche benutzt, bezeichnet man als Valenzstrichschreibweise. Die Zweielektronenregel wird erfüllt, denn 1 Valenzstrich steht für 1 Elektronenpaar. Auch die Edelgaskonfiguration wird erreicht, denn 1 Wasserstoffmolekül hat genauso viele Außenelektronen wie ein Heliumatom. 

Ein weiteres Beispiel: Nehmen wir das Symbol F. Das Symbol groß F steht für das chemische Element Fluor. Wenn wir im Periodensystem der Elemente PSE nachschauen, finden wir, dass das Symbol groß F in der 7. Hauptgruppe steht. Daraus können wir ableiten, dass ein Fluoratom über 7 Außenelektronen verfügt. Kennzeichnen wir nun das Symbol für das Fluoratom mit den 7 Außenelektronen. Das Gleiche tun wir für ein 2. Fluoratom. Wir sehen, dass alle Elektronen gepaart sind, bis auf ein einzelnes. Die beiden ungepaarten Elektronen verbinden sich und es entsteht ein weiteres Elektronenpaar. Jedes Fluoratom verfügt nun über 8 Außenelektronen. Die beiden Elektronen zwischen den Fluoratomen gehören zu beiden Fluoratomen gleichzeitig. Damit ist die Oktettregel erfüllt. Die Zweielektronenregel ist ohnehin erfüllt, da wir nur Elektronenpaare haben. Wir wollen nun die Lewis-Formeln formulieren und verwenden konsequent die Valenzstrichschreibweise. Das Elektronenpaar zwischen den Fluoratomen, das bindende Elektronenpaar, wird durch einen Valenzstrich ersetzt. Aber auch die anderen Elektronenpaare können durch Valenzstriche ersetzt werden. Dann ergibt sich folgendes Bild. Selbstverständlich werden alle Regeln erfüllt, so auch die Oktettregel, denn wir haben nur eine neue Schreibweise gewählt. Beide Fluoratome besitzen eine Edelgaskonfiguration, denn sie haben genauso viele Außenelektronen wie das Neonatom.

Ein weiteres Beispiel: Das chemische Symbol O. Es steht für das chemische Element Sauerstoff. Wenn wir O im Periodensystem der Elemente PSE aufsuchen, so finden wir es in der 6. Hauptgruppe. Das bedeutet, dass 1 Sauerstoffatom 6 Außenelektronen besitzt. Wir ordnen nun die 6 Elektronen um das Symbol für das Sauerstoffatom an. Man sieht, dass die Zweielektronenregel erfüllt ist, denn wir haben nur Elektronenpaare. Das Gleiche gilt für ein 2. Sauerstoffatom. Die Oktettregel hingegen ist nicht erfüllt, denn ein Sauerstoffatom besitzt nun einmal nur 6 Außenelektronen. Wenn man jedoch 2 Elektronenpaare der beiden Sauerstoffatome zwischen den beiden Atomen anordnet, so wird die Oktettregel erfüllt, denn die Elektronenpaare zwischen den Sauerstoffatomen gehören zu jedem der beiden Sauerstoffatome. Auch die Edelgaskonfiguration wird erreicht. Nun ersetzen wir jeweils 1 Elektronenpaar durch einen Valenzstrich. Das geschieht sowohl mit den Elektronenpaaren zwischen den beiden Sauerstoffatomen und auch den Elektronenpaaren, die jeweils nur zu einem der beiden Sauerstoffatome gehören. Das Ergebnis sieht dann so aus. Beide Sauerstoffatome haben eine Edelgaskonfiguration erzielt. Sie haben jeweils die Struktur des Atoms des chemischen Elements Neon.

Nun noch zum Symbol N. N ist das chemische Symbol für das Element Stickstoff. Im Periodensystem der Elemente PSE finden wir N in der 5. Hauptgruppe. Das Stickstoffatom hat damit 5 Außenelektronen. Wir ordnen nun die 5 Außenelektronen an 2 Stickstoffatomen an. Die Zweielektronenregel wird schon nicht erfüllt, da jeweils ein überschüssiges Elektron vorliegt. Wir haben bereits im Video 1 gesehen, dass dieses Problem gelöst werden kann, indem sich 3 Elektronenpaare zwischen den Stickstoffatomen ausbilden. Jedes Stickstoffatom verfügt nun über 8 Außenelektronen. Damit wird die Oktettregel erfüllt. Wir ersetzen nun jeweils 1 Elektronenpaar durch einen Valenzstrich. Wir verwenden also konsequent die Valenzstrichschreibweise. Wir erhalten eine Darstellung, in der zwischen den beiden Stickstoffatomen 3 Valenzstriche sind. An jedem der beiden Stickstoffatome befindet sich 1 Valenzstrich. Damit haben beide Stickstoffatome die Edelgaskonfiguration erreicht. Ihre elektronische Struktur ist gleich der elektronischen Struktur des chemischen Elements Neon.

So, das wär es für heute. Ich hoffe, ihr habt ein wenig gelernt. Etwas kompliziertere Moleküle gibt es im Video "Lewis-Formeln Teil 3".