ZirkelschlagArbeitsblätter / Themen A–Z / Chemie
Lewis-Formeln
Chemie · Klasse 9 · 6 Blätter · 75 Aufgaben
LehrplanHessen: Blick hinter die Kulissen · bis Ende Jg. 9/10
Eine Lewis-Formel zeigt jedes Valenzelektronenpaar eines Moleküls als Strich. Wer sauber zählt, bekommt aus ihr auch die räumliche Gestalt.
Worum es geht
In der Lewis-Formel steht ein Strich zwischen zwei Atomen für ein bindendes Elektronenpaar, ein Strich an einem Atom für ein freies Elektronenpaar. Jedes Atom soll am Ende acht Elektronen um sich haben (Oktettregel), Wasserstoff zwei. Nach dem Elektronenpaarabstoßungsmodell (VSEPR) stoßen sich alle Elektronenpaare am Zentralatom ab und ordnen sich so weit voneinander entfernt wie möglich an — auch die freien.
Die Regeln
| Schritt oder Fall | Regel | Beispiel |
|---|---|---|
| Valenzelektronen zählen | Summe aller Außenelektronen; je negative Ladung +1, je positive −1 | NH₄⁺: 5 + 4 · 1 − 1 = 8 |
| Paare verteilen | Elektronen durch 2, erst Bindungen, dann freie Paare bis zum Oktett | H₂O: 4 Paare, 2 bindend, 2 frei |
| 4 Paare, alle bindend | tetraedrisch, 109,5° | CH₄ |
| 3 bindend + 1 frei | trigonal-pyramidal, 107° | NH₃ |
| 2 bindend + 2 frei | gewinkelt, 104,5° | H₂O |
| Doppelbindungen, kein freies Paar am Zentrum | linear, 180° | CO₂ |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Zeichne die Lewis-Formel von CO₂ und bestimme die Gestalt.
| Schritt | Überlegung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Valenzelektronen | C: 4 · O: 2 · 6 = 12 → 16 Elektronen = 8 Paare | Hauptgruppennummer = Zahl der Valenzelektronen |
| 2 · Gerüst | O–C–O verbraucht 2 Paare | das Atom mit der größten Bindigkeit steht in der Mitte |
| 3 · Oktett herstellen | O=C=O: 4 bindende Paare | mit Einfachbindungen hätte C nur 4 Elektronen; Doppelbindungen geben C sein Oktett |
| 4 · Freie Paare | 8 − 4 = 4 freie Paare, je 2 an jedem O | jedes O hat dann 2 · 2 + 2 · 2 = 8 Elektronen |
| 5 · Gestalt | kein freies Paar an C → linear, 180° | zwei Bindungsrichtungen stoßen sich am weitesten ab, wenn sie gegenüberliegen |
Der typische Fehler
Freie Elektronenpaare bei der Gestalt übersehen. Wer nur die Bindungen ansieht, zeichnet H₂O linear wie CO₂: zwei Bindungen, zwei Richtungen. Am Sauerstoff sitzen aber zusätzlich zwei freie Paare, die genauso Platz beanspruchen. Vier Paare ergeben ein Tetraeder, und die zwei H-Atome liegen an zwei seiner Ecken — gewinkelt, 104,5°.
So prüfst du dein Ergebnis
Elektronen zurückzählen. Alle Striche mal zwei muss die Zahl der Valenzelektronen ergeben: bei CO₂ (4 + 4) · 2 = 16. Dann jedes Atom einzeln prüfen: acht Elektronen um C, O und N, zwei um H. Erst danach die Gestalt bestimmen.