Formelschreibweise, Summen- und Strukturformeln
Während mit einer Summenformel lediglich die Anzahl im Molekül vorhandenen Atome angegeben wird, kann mit einer Strukturformel auch der geometrische, zwei- oder dreidimensionale Aufbau und die Typen der Bindungen dargestellt werden.
1. Summenformel
Mit Hilfe der Summenformel wird die Anzahl der in einem Molekül vorhandenen Elemente angegeben.
BSP
Darstellung von Elektronen in Lewis-Formeln
| $\mathrm{N_2}$ | Ein Molekül | Zwei Atome N. |
| $\mathrm{H_2O}$ | Ein Molekül | Zwei Atome H und ein Atom O. |
| $\mathrm{H_2SO_4\,^*}$ | Ein Molekül | Zwei Atome H, ein Atom S und vier Atome O. |
| $2\,\mathrm{Fe_2O_3}$ | Zwei Moleküle | Je zwei Atome Fe und drei Atome O. |
$^*$ Die Schreibweise impliziert nicht, dass die Wasserstoffatome bzw. die Sauerstoffatome direkt am Schwefelatom hängen. Dazu benötigt man die Strukturformel.
2. Lewis Formel
Um sowohl Bindungstypen (Einfach-, Doppel-, Dreifachbindung), nicht bindende und bindende Elektronen aber auch die zwei- bzw. dreidimensionale Struktur eines Moleküls in einfacher Form sichtbar zu machen, kann ein Molekül auch als Lewis-Formel angeschrieben werden.
Elektronen
| $\cdot$ | Einzelnes Elektron (auch: Radikal) |
| $-$ | Elektronenpaar (Zwei Elektronen entgegengesetztens Spins in einem Molekülorbital) |
Bindungstypen
| $-$ | Einfachbindung ($\sigma$-Bindung |
| $=$ | Doppelbindung ($\sigma$- und $\pi$-Bindung) |
| $\equiv$ | Dreifachbindung ($\sigma$- und zwei $\pi$-Bindungen) |
Bindende und nicht bindende Elektronenpaare
Bindende Elektronenpaare werden zwischen zwei Elementsymbolen gezeichnet, nicht bindende Elektronenpaare außen am Elementsymbol.
BSP
Lewisformeln für Wasserstofffluorid HF
$\mathrm{H-F} \dots $ Ein bindendes Elektronenpaar befindet sich zwischen den beiden Wasserstoffatomen.
Vorgangsweise zur Erstellung einer Lewis-Formel
- Aus der Summenformel die
- beteiligten Elemente ermitteln
- Anzahl der Außenelektronen bestimmen (Elektronen der äußersten Schale) und mit Hilfe der Elektronenkonfiguration die Elektronen rund um das Elementsymbol eintragen
- Elementsymbole so anordnen, dass
- jedes Element die korrekte Anzahl an Außenelektronen besitzt
- die Anzahl der Außenelektronen (bindende Elektronenpaare mitgezählt) muss
für Elemente der 1. Periode genau zwei und
für Elemente der 2. Periode genau acht erreichen,
für Elemente der 3. Periode kann diese Anzahl auch überschritten werden.
- Elektronenpaare als Balken zeichnen,
- Kontrollieren, ob Außenelektronen übereinstimmen und die mitgezählten Elektronen der bindenden Paare eine entsprechende stabile Anzahl ergeben.
- Fertig.
BSP
Erstellen eine Lewisformel für Ammoniak $\mathrm{NH_3}$.