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Moleküle und die Elektronenpaarbindung
Moleküle und die Elektronenpaarbindung: EPA-Modell, Polarität, Zwischenmolekulare Kräfte — mit interaktiven Werkzeugen und Übungsaufgaben zu jedem Teilbereich.
Die Elektronenpaarbindung
Zwei Nichtmetall-Atome geben keine Elektronen ab — sie teilen sich welche. Jedes steuert ein Elektron bei, und das gemeinsame Paar hält beide zusammen. Wie viele solcher Bindungen ein Atom eingehen kann, verrät die Zahl seiner ungepaarten Elektronen: Das ist die Bindigkeit. Reicht ein gemeinsames Paar nicht, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen, entstehen Doppel- oder Dreifachbindungen.
Kugelwolkenmodell – Valenzelektronen und Molekülbau
Valenzstrichformeln zeichnen
Valenzstrichformeln – Finde den Fehler!
Mit dem 3D Viewer siehst du die Elektronen als Kugelwolken, mit den beiden Tools zeichnest du Valenzstrichformeln selbst und suchst Fehler in vorgegebenen.
15 Übungsaufgaben
Bindende und freie Elektronenpaare
Bindigkeit und Oktettregel
Einfach-, Doppel- und Dreifachbindung
Bindungstypen im Vergleich
Drei Bindungsarten halten Stoffe zusammen, und welche vorliegt, hängt davon ab, welche Elemente beteiligt sind: Zwei Nichtmetalle bilden Elektronenpaarbindungen, Metall und Nichtmetall eine Ionenbindung, zwei Metalle die Metallbindung. Die Elektronegativitätsdifferenz gibt zusätzlich an, wie ungleich ein gemeinsames Elektronenpaar verteilt ist.
Ionenbildung und Ionengitter
Elektronengasmodell der Metalle
Metallgitter – räumlicher Aufbau von Metallen
Kristallstrukturen von Salzen und Mineralen
Die beiden Simulationen zeigen dir die Ionenbildung und das Elektronengas der Metalle, die 3D Viewer den räumlichen Aufbau von Metallgitter und Salzkristall.
8 Übungsaufgaben
Elektronenpaarbindung, Ionenbindung, Metallbindung
Metall oder Nichtmetall — welcher Bindungstyp
Bindungspolarität und Partialladungen
Ein gemeinsames Elektronenpaar liegt selten genau in der Mitte. Das elektronegativere Atom zieht stärker daran und bekommt dadurch eine negative Teilladung, der Partner eine positive. Je größer die Elektronegativitätsdifferenz, desto polarer die Bindung.
Teilladungen (Partialladungen) erkennen
Bindungspolarität – Molekülpolarität
Periodensystem-Trends erkunden
Mit dem Tool setzt du die Teilladungen selbst, die Simulation zeigt dir den Zusammenhang zwischen Bindungspolarität und Molekülpolarität, und im Periodensystem-Tool liest du die Elektronegativitätswerte ab.
9 Übungsaufgaben
Polare und unpolare Bindungen
Partialladungen
Räumlicher Bau: das EPA-Modell
Elektronenpaare stoßen einander ab und gehen deshalb so weit wie möglich auseinander. Aus dieser einen Regel folgt die Gestalt eines Moleküls: linear, gewinkelt, trigonal-planar oder tetraedrisch. Freie Elektronenpaare zählen dabei mit und drücken die Bindungswinkel enger zusammen — deshalb ist das Wasser-Molekül gewinkelt und nicht linear.
Räumlicher Bau von Molekülen (EPA-Modell)
Molekülgeometrie
Anorganische Moleküle – Formeln und Geometrie
Moleküle und Ionen der anorganischen Chemie – Kugel-Stab, Stab- und Kalottenmodell
Molekülmodelle (anorganisch) – Finde den Fehler!
Mit den beiden Simulationen probierst du das EPA-Modell selbst aus, die 3D Viewer zeigen dir die fertigen Moleküle von allen Seiten, und mit der Fehlersuche prüfst du vorgegebene Modelle nach.
9 Übungsaufgaben
Elektronenpaarabstoßung
Bindungswinkel und Molekülgestalt
Molekülpolarität: Dipolmoleküle
Polare Bindungen allein machen noch kein Dipolmolekül. Entscheidend ist, ob sich die Teilladungen räumlich aufheben: Kohlenstoffdioxid ist linear gebaut, die beiden polaren Bindungen zeigen in entgegengesetzte Richtungen und heben sich auf. Wasser ist gewinkelt — dort bleibt eine Seite positiv und die andere negativ.
3D Molekülviewer – Ladungscodierte Elektronendichteoberfläche
2D-Karten – Elektronendichte und elektrostatisches Potential
Der Elektronendichte-Viewer und die 2D-Karten zeigen dir die Ladungsverteilung eines Moleküls farbig.
5 Übungsaufgaben
Dipol oder nicht
Zwischenmolekulare Kräfte
Zwischen den Molekülen wirken schwächere Kräfte als innerhalb. Drei Arten gibt es: London-Dispersionskräfte zwischen allen Teilchen, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zwischen Dipolmolekülen und — als stärkste — Wasserstoffbrücken, wenn ein Wasserstoff-Atom an Fluor, Sauerstoff oder Stickstoff gebunden ist.
Welche Kraft überwiegt, hängt vom Bau des Moleküls ab. Genau das übst du hier.
11 Übungsaufgaben
Die drei Arten im Überblick
Wasserstoffbrücken
Was daraus für die Stoffe folgt
Jetzt zahlt sich das Vorherige aus: Aus dem Bau der Moleküle und den Kräften zwischen ihnen lassen sich Eigenschaften vorhersagen. Je stärker die zwischenmolekularen Kräfte, desto mehr Energie ist nötig, um die Teilchen voneinander zu trennen — und desto höher liegt die Siedetemperatur. Und gelöst wird, was zum Lösemittel passt: Polares löst Polares, Unpolares löst Unpolares.
Lösen von Salz in Wasser
Hydrophile und hydrophobe Bereiche erkennen
Temperaturverlaufskurve von Reinstoffen
Mit der Simulation verfolgst du den Lösevorgang eines Salzes, mit dem Tool erkennst du hydrophile und hydrophobe Bereiche in einem Molekül.
17 Übungsaufgaben
Siede- und Schmelztemperatur
Löslichkeit: hydrophil und hydrophob
Der Sonderfall Wasser
Molekülverbindungen benennen
Anders als bei Salzen steht bei Molekülverbindungen die Anzahl der Atome im Namen: Kohlenstoffmonooxid und Kohlenstoffdioxid unterscheiden sich nur in der Vorsilbe. Hier übst du die Zahlwörter und die Regel, wann welche Endung verwendet wird.
Molekülformeln erstellen
Mit dem Tool stellst du die zugehörigen Molekülformeln zusammen.
5 Übungsaufgaben
Vorsilben und Endungen
Nichtmetalloxide
Für die Oberstufe
Manche Moleküle lassen sich mit einer einzigen Valenzstrichformel nicht richtig beschreiben — die tatsächliche Elektronenverteilung liegt zwischen mehreren Grenzformeln. Das ist die Mesomerie.
Mesomerie – Grenzformeln und tatsächliche Elektronenverteilung
Molekülorbitale – bindend und antibindend
Atomorbitale und Hybridorbitale
Elektronendichteänderung – Bindungsbildung sichtbar gemacht
Und wer genauer wissen will, was beim Zustandekommen einer Bindung passiert, verlässt das Kugelwolkenmodell: Aus zwei Atomorbitalen wird ein bindendes und ein antibindendes Molekülorbital. Die vier 3D Viewer zeigen dir Grenzformeln, Molekülorbitale, Hybridorbitale und die Änderung der Elektronendichte bei der Bindungsbildung.