Valenzstrichformel erstellen

Aufstellen von Valenzstrichformeln

Die Valenzstrichformel dient dazu, bei Molekülen die Bindung zwischen den Bindungspartner (zweidimensional) zu veranschaulichen. Auch soll besser dargestellt werden, welche Bindungspartner sich Bindungselektronen teilen.

Beim Aufstellen von Valenzstrichformeln haben wir den Vorteil, dass bei anorganischen  Salze keine Valenzstrichformeln gezeichnet verwendet wird. Dies liegt daran, dass bei Salzen eine Ionenbindung vorliegt, wobei Valenzelektronen zum elektronegativeren Bindungspartner übertragen werden. Daher liegt zwischen den “Bindungspartnern” bei Salzen auch keine (Elektronenpaar)Bindung zwischen diesen vor.

Valenzstrichformel für einzelne Atome:

Valenzstrichformeln für einzelne Atome aufstellen ist (noch) relativ einfach (und die Grundlage für komplexere Strukturen). Bei Hauptgruppenelementen gilt für das betreffende Atom: die Anzahl der Valenzelektronen ist gleich der Hauptgruppennummer.

Atom mit 1 bis 4 Valenzelektronen

Die Valenzelektronen werden als Punkte in den vier Himmelsrichtungen (bzw. oben, unten, links und rechts) um das Elementsymbol gruppiert. Beispielsweise das Kohlenstoffatom (da es in der 4. Hauptgruppe steht, weist es 4 Valenzelektronen auf) mit 4 Valenzelektronen, die nun um das Elementsymbol “C” gruppiert werden:

Atom mit 5 bis 8 Valenzelektronen:

Nachdem 4 Valenzelektronen um das Elementsymbol gruppiert sind, beginnt man wieder von neuem und gruppiert die nächsten 1 – 4 Valenzelektronen in den vier Himmelsrichtungen um das Elementsymbol herum. Sind nun in einer Himmelsrichtung (bzw. auf einer Seite) zwei “Punkte” wird aus beiden “Punkten” ein Strich gezeichnet (=> ein Elektronenpaar). Beispielsweise das Chloratom mit 7 Valenzelektronen:

Hinweis:

Auch wenn man für Metalle oder Salze keine Valenzstrichformel verwendet, so kann man durchaus für einzelne Ionen eine Valenzstrichformel angeben. Dabei ist zu beachten, dass bei Ionen (im Gegensatz zu dem entsprechenden Element) die Valenzelektronenzahl nicht mit der Hauptgruppennummer übereinstimmt. Bei der Bildung von Ionen haben die “Atome” entsprechend ihrer Stellung im Periodensystem Elektronen abgegeben (Metalle) oder Elektronen aufgenommen (Nichtmetalle). Die Ladung des Ions muss also zu der Hauptgruppennummer addiert werden (wenn das Ion negativ geladen ist) bzw. der Hauptgruppennummer abgezogen werden (wenn das Ion positiv geladen ist). In der Regel ist die Angabe einer Valenzstrichformel für Ionen sinnlos, da diese in der Regel die Edelgaskonfiguration erreicht haben und eine voll-besetzte Valenzschale aufweisen. Im Chemieunterricht wird hingegen öfters noch die Valenzstrichformel bei Ionen angewandt, vor allem um die Edelgaskonfiguration bei Ionen zu verstehen.

Valenzstrichformel für binäre Verbindungen (Typ A_xB_y):

Am Anfang (wenn die Übung noch fehlt) kann man bei der Erstellung von Valenzstrichformeln für binäre Verbindungen schrittweise vorgehen. Der erste Schritt ist dabei die Erstellung der Valenzstrichformel der beteiligten Atome. Neben wir nun eine (im Anfangsunterricht) eher unbekannte Verbindung namens “Kohlenstoffdisulfid”, CS₂.

Wenn man am Anfang noch nicht sicher ist, empfiehlt sich die Berechnung der bindenden Elektronenpaare einer Verbindung. Die Zahl der Bindungselektronen ergibt sich als Summe der Valenzelektronen der Bindungspartner, die von der für die Edelgaskonfiguration nötigen Valenzelektronen abgezogen wird

• benötigte VE:  Sowohl Kohlenstoff als auch Schwefel benötigen 8 VE für das Erreichen der Edelgaskonfiguration: 3 x 8 VE = 24 VE
• vorhandene VE:   4 VE (für das Kohlenstoffatom) und 2 x 6 VE (für die beiden Schwefelatome) = 16 VE
• bindende Elektronen: benötigte VE – vorhandene VE = 24 – 16  = 8

Daher wissen wir nun, dass in der Valenzstrichformel von Kohlenstoffdisulfid 4 bindende Elektronenpaare (= 8 Elektronen) vorhanden sind. Dies kann bei komplizierten Verbindungen durchaus hilfreich sein.

Nun stellen wir die Valenzstrichformel für “Kohlenstoffdisulfid” auf. Die dazugehörige Regel “klingt” relativ einfach. Die einzelnen Atome bzw. deren Valenzstrichformeln wird so miteinander kombiniert, dass alle Atome in der Verbindung die Edelgaskonfiguration erreichen.

Hier noch ein paar “Tricks”, wie man sich die Erstellung einer Valenzstrichformel einfacher gestalten kann:

• Wasserstoffatom ist immer einbindig und stehen damit am Rand eines Moleküls (das Wasserstoffatom kann nur einen Bindungspartner haben)
• Das Atom mit größter Wertigkeit ist meist zentral angeordnet
• Bei binären Verbindungen wird die “Bindigkeit” der einzelnen Atome in der Regel eingehalten.

Nun zu unserem Beispiel: Kohlenstoffdisulfid

• Kohlenstoff hat mit “4” die größte Wertigkeit (Schwefel hat “2”). Daher setzen wir in der Valenzstrichformel das Elementsymbol “C” zentral in die Mitte.
• Kohlenstoff ist vierbindig, während Schwefel zweibindig ist. Das bedeutet, es ist davon auszugehen, dass jeder Schwefel mit dem Kohlenstoffatom zwei Elektronenpaarbindungen teilt:

• Zwischenergebnis:  S=C=S

• Nun müssen wir noch die “nichtbindenden” Elektronen verteilen, so dass alle Atome in der Verbindung die Edelgaskonfiguration erreichen. Daher fehlen bei jedem Schwefelatom noch vier Elektronen.

Valenzstrichformel

Nun können wir noch überprüfen, ob unsere Valenzstrichformel korrekt ist:

• Es müssen vier Elektronenpaarbindungen vorhanden sein (=> sind vorhanden, zwei Doppelbindungen)
• Insgesamt müssen 16 Valenzelektronen vorhanden sein (=> sind vorhanden)
• Alle Atome in der Verbindung “besitzen” Edelgaskonfiguration (=> stimmt)

Valenzstrichformel erstellen – Testfragen/-aufgaben

1. Was verstehen wir unter einer Valenzstrichformel?

Eine Valenzstrichformel, auch Lewis- oder Elektronenformel genannt, ist eine graphische Darstellung der chemischen Bindungen und nichtbindenden Elektronenpaare in einem Molekül.

2. Wie viele Valenzelektronen hat ein Sauerstoff Atom?

Ein Sauerstoffatom hat sechs Valenzelektronen.

3. Wie viele Valenzelektronen hat ein Wasserstoffatom?

Ein Wasserstoffatom hat ein Valenzelektron.

4. Zeichne die Valenzstrichformel für Wasser (H2O).

Die Valenzstrichformel für Wasser ist:
H – O – H, wobei jeder Strich (Hyphen) eine Bindung repräsentiert.

5. Was zeigt ein Strich (oder eine Linie) in einer Valenzstrichformel an?

Ein Strich in einer Valenzstrichformel zeigt die Bindung zwischen zwei Atomen an, die gewöhnlich von einem Elektronenpaar gebildet wird.

6. Wie viele Valenzelektronen braucht ein Kohlenstoffatom um stabil zu sein?

Ein Kohlenstoffatom benötigt acht Valenzelektronen um stabil zu sein.

7. Was ist der Unterschied zwischen einem Einzel-, Doppel- und Dreifachbindung in einer Valenzstrichformel?

Einzel-, Doppel- und Dreifachbindungen in einer Valenzstrichformel beziehen sich auf die Anzahl der geteilten Elektronenpaare zwischen zwei Atomen. Einzelbindung hat ein Elektronenpaar, eine Doppelbindung hat zwei, und eine Dreifachbindung hat drei Elektronenpaare.

8. Wie viele Valenzelektronen hat ein Stickstoffatom?

Ein Stickstoffatom hat fünf Valenzelektronen.

9. Wie wird eine positive Ladung in einer Valenzstrichformel dargestellt?

Eine positive Ladung in einer Valenzstrichformel wird durch ein Pluszeichen (+) dargestellt.

10. Wie kann man nichtbindende Elektronenpaare in einer Valenzstrichformel darstellen?

Die nichtbindenden Elektronenpaare, auch als freie Elektronenpaare bekannt, werden in einer Valenzstrichformel durch Punkte oder durch Striche dargestellt, die nicht an eine Bindung gebunden sind.