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Lewis-Formeln – Formalladung, Mesomerie und koordinative Bindungen

ChemieChemische BindungAlter 15–16

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Bauen Sie Lewis-Formeln für 22 Moleküle und Ionen (H₂O, NH₃, CO₂, CO, O₃, NO₃⁻, SO₄²⁻, ClO₃⁻, PCl₅, SF₆, XeF₄…): Tippen Sie auf eine Bindung, um die Bindungsordnung zu ändern, und auf ein Atom, um freie Elektronenpaare hinzuzufügen. Die Simulation zählt die Valenzelektronen, prüft die Oktettregel (mit Elektronenlücke beim Bor und Oktettaufweitung ab Periode 3) und zeigt an jedem Atom die Formalladung FC = V − N − B/2, damit Sie die beste Formel wählen. Der Modus Mesomerie zeigt die Grenzformeln von CO₃²⁻, NO₃⁻, NO₂⁻, O₃, SCN⁻ und Benzol mit der mesomeren Struktur; der Modus Dative Bindung bildet NH₄⁺, H₃O⁺, H₃N→BF₃ und Al₂Cl₆, auch als Punkt-Kreuz-Schema.

Lektion: Elektronenpaarbindung: Lewis-Formeln, Oktettregel, Formalladung, Mesomerie und koordinative Bindungen

Was sie zeigt

Eine Lewis-Formel zeigt, wie die Valenzelektronen eines Moleküls oder Ions als bindende und freie Elektronenpaare verteilt sind. Man zählt die Valenzelektronen, verbindet die Atome durch Einfachbindungen, ergänzt die Oktette der äußeren Atome und setzt den Rest an das Zentralatom; fehlt diesem noch das Oktett, werden freie Paare zu Mehrfachbindungen. Atome ab Periode 3 können mehr als acht Elektronen haben. Sind mehrere Formeln gültig, bevorzugt man die mit Formalladungen nahe null und der negativen Ladung am elektronegativsten Atom. Gleichwertige Formeln sind Grenzformeln einer einzigen delokalisierten Struktur.

So funktioniert es

Wählen Sie im Modus Bauen ein Molekül, dann + freies Paar oder − freies Paar und tippen Sie auf Atome; ein Tipp auf eine Bindung wechselt zwischen Einfach-, Doppel- und Dreifachbindung. Beobachten Sie die Elektronenzahl, die farbigen Oktettringe und die Formalladungen und lesen Sie die Tabelle. Lösung zeigen blättert durch die besten Formeln. Stellen Sie Darstellung auf Punkt-Kreuz, probieren Sie Mesomerie oder Dative Bindung mit Abspielen.

Einstellbare Parameter

  • Modus Lewis-Formeln bauen, Mesomerie, Dative (koordinative) Bindung
  • Molekül (Modus Bauen) Wasser (H₂O), Ammoniak (NH₃), Methan (CH₄), Cyanwasserstoff (HCN), Methanal (H₂CO), Kohlenstoffdioxid (CO₂), Kohlenstoffmonoxid (CO), Stickstoff (N₂), Ozon (O₃), Schwefeldioxid (SO₂), Nitrit-Ion (NO₂⁻), Nitrat-Ion (NO₃⁻), Carbonat-Ion (CO₃²⁻), Sulfat-Ion (SO₄²⁻), Chlorat-Ion (ClO₃⁻), Thiocyanat-Ion (SCN⁻), Bortrifluorid (BF₃), Phosphorpentachlorid (PCl₅), Schwefelhexafluorid (SF₆), Xenontetrafluorid (XeF₄), Ammonium-Ion (NH₄⁺), Oxonium-Ion (H₃O⁺)
  • Teilchen (Modus Mesomerie) Carbonat-Ion (CO₃²⁻), Nitrat-Ion (NO₃⁻), Nitrit-Ion (NO₂⁻), Ozon (O₃), Thiocyanat-Ion (SCN⁻), Benzol (C₆H₆)
  • Reaktion (Modus Dative Bindung) NH₃ + H⁺ → NH₄⁺, H₂O + H⁺ → H₃O⁺, NH₃ + BF₃ → H₃N→BF₃, 2 AlCl₃ → Al₂Cl₆
  • Darstellung Lewis-Formel (Bindungsstriche), Punkt-Kreuz-Schema
  • Formalladungen anzeigen
  • Oktettprüfung und Hinweise

Fragen zum Erkunden

  1. Warum wird O=C=O gegenüber O≡C–O bevorzugt, obwohl in beiden alle Atome ein Oktett haben?
  2. Wie viele gleichwertige Grenzformeln hat das Nitrat-Ion, und welche N–O-Bindungsordnung ergibt sich?
  3. Warum kann Schwefel mehr als acht Elektronen um sich haben, Sauerstoff aber nicht?

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