Was ist ein Molekül?
Ein Molekül ist ein Teilchen aus zwei oder mehr Atomen, die durch kovalente Bindungen verbunden sind. Bei einer kovalenten Bindung teilen sich Atome Elektronenpaare. Ein Molekül aus einer Atomsorte ist ein Element (O2, N2). Ein Molekül aus verschiedenen Atomsorten ist eine Verbindung (H2O, CO2).
Die Zahl der Elektronenpaare bestimmt die Art der Bindung. Die folgenden Werte stehen im Feld des Simulators.
| Bindung | Elektronenpaare | Beispiel | Bindungslänge | Bindungsenergie |
|---|---|---|---|---|
| Einfachbindung | 1 | Ethan C2H6, C–C | 0.154 nm | 348 kJ/mol |
| Doppelbindung | 2 | Ethylen C2H4, C=C | 0.134 nm | 614 kJ/mol |
| Dreifachbindung | 3 | Acetylen C2H2, C≡C | 0.120 nm | 839 kJ/mol |
Je mehr Elektronenpaare es gibt, desto kürzer und stärker ist die Bindung. Die Energie verdreifacht sich aber nicht genau: Eine Dreifachbindung ist 2.4-mal so stark wie eine Einfachbindung.
Die Anordnung der Atome bestimmt die Form eines Moleküls. Wasser ist gewinkelt (104.5°), Ammoniak ist trigonal-pyramidal (107°), Methan ist tetraedrisch (109.5°) und Kohlenstoffdioxid ist linear (180°).
Moleküle und Ionenverbindungen
Die Liste enthält auch Ionenverbindungen wie NaCl, MgO und KOH. Der Simulator zeichnet die Anziehung zwischen Ionen als gestrichelte Linie. Ionenverbindungen bilden keine einzelnen Moleküle: Die Ionen wechseln sich in einem Kristallgitter ab. Die Formel zeigt nur das Verhältnis der Ionen.
Bau dein Molekül in der App Nalukh chem
Füge Atome hinzu und sieh dir Struktur, Bindungslänge und Energie von 32 Verbindungen an. Dieser Simulator gehört zum Vollzugriff. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung nutzbar.
Wie benutzt du den Simulator?
- Füge mit den Atom-Buttons in der unteren Reihe Atome hinzu: H, O, C, N, Cl, S, F, Br, Na, K, Mg, Ca. Jeder Druck fügt ein Atom hinzu, die Reihenfolge spielt keine Rolle.
- Wenn die Atomzahl genau zu einer Verbindung der Liste passt, erscheint eine Strukturformel. Das grüne Feld zeigt Name, Formel, Bindungsart, Form, Bindungslänge, Energie, Schmelzpunkt und Siedepunkt.
- Gibt es keine Übereinstimmung, siehst du Noch kein Molekül – Atome hinzufügen/entfernen (zum Entfernen tippen). Drück auf ein überzähliges Atom, um es zu entfernen.
- Um ein anderes Molekül zu beginnen, drück auf den Button Löschen.
- In der Liste rechts bekommt jede gebaute Verbindung ein grünes Zeichen und rückt nach oben. Wähle mit dem Filter oben Alle, Element, Oxide, Säuren, Basen, Salze oder organische Verbindungen.
Aufgaben für den Simulator
- Drück auf C, C, H, H, um C2H2 zu bauen. Drück dann 2-mal auf den Button H für C2H4 und noch 2-mal für C2H6. Die Bindungslänge wächst von 0.120 auf 0.154 nm, und die Energie sinkt von 839 auf 348 kJ/mol.
- Bau H2O und füge O hinzu. Du bekommst H2O2, und der Siedepunkt ändert sich von 100°C auf 150°C.
- Bau NaCl und MgO und vergleiche ihre Schmelzpunkte: 801°C und 2852°C. Warum das so ist, erfährst du beim Coulomb'schen Gesetz.
- Wie viele Verbindungen kannst du nur aus C und H bauen? Die Antwort ist 5: CH4, C2H6, C2H4, C2H2, C3H4.
