Grundlagen der Bindungslehre

29. Die Molekülgestalt

Das Elektronenpaarabstoßungsmodell.

Wenn sich mehr als zwei Atome zu einem Molekül verbinden, können die Moleküle gestreckt (linear) oder gewinkelt, eben oder räumlich gebaut sein. Den Bau eines einfachen Moleküls können wir erklären, wenn folgende Grundregeln beachtet werden:
1. Elektronen stoßen sich aufgrund ihrer negativen elektrischen Ladung ab.
2. Elektronen können sich paarweise anordnen; Elektronenpaare stoßen sich auch ab.

Die Gestalt einfacher Moleküle.

Überlege unter Verwendung der Elektronenformeln, welche Molekülgestalt die folgenden Moleküle besitzen
CCl₄ PH₃ H₂S F₂O CO₂

Versuche, unter Zuhilfenahme einer Plastilinkugel (= 4 Atombindungen mit H - Atomen) ein räumliches Modell des Methan-Moleküls zu basteln. Beachte dabei, dass sich die Elektronenpaare gegenseitig abstoßen.

Metanmolekül: Tetraeder

Ammoniakmolekül: Pyramide, an deren Spitze das Stickstoffatom sitzt.

Wassermolekül: gewinkeltes Molekül, Bindungswinkel 104°

Methan hat die Formel CH₄. Das Kohlenstoffatom ist mit vier Wasserstoffatomen über je eine Atombindung verbunden. Wir schreiben dafür:

	H					H

H	C	H	oder	H	—	C	—	H	= Methan

	H					H

An einem Molekülmodell können wir erkennen, dass die oben aufgestellten Regeln erfüllt sind, wenn die 4 Elektronenpaare in die vier Ecken eines Tetraeders gerichtet sind. Unsere obige Schreibweise gibt also nicht den räumlichen Bau des Methanmoleküls wieder.



CH₄	NH₃	H₂O

29.1 Molekülbau von Methan, Ammoniak und Wasser. Diese Moleküle können vom Tetraeder abgeleitet werden.

Beim Ammoniakmolekül NH₃ ist ein freies Elektronenpaar in eine Tetraederecke gerichtet. Die drei Wasserstoffatome sind an den Ecken der Grundfläche einer dreiseitigen Pyramide; das Stickstoffatom ist an der Spitze der Pyramide und trägt das freie Elektronenpaar. Das Wassermolekül besitzt am Sauerstoffatom zwei freie Elektronenpaare, die in Tetraederecken gerichtet sind. Die beiden Bindungen des Sauerstoffatoms mit den Wasserstoffatomen schließen einen Winkel von etwa 104° ein. Das Wassermolekül ist also gewinkelt.

Wenn die Molekülgestalt bekannt ist, kann man eine Reihe von Eigenschaften besser verstehen. Für die Eigenschaften von Verbindungen ist nämlich nicht nur wichtig, welche Atome miteinander verbunden sind, sondern auch wie diese räumlich im Molekül angeordnet sind.

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