Was ist ein Molekülmodell?
Moleküle kann man mit bloßem Auge nicht sehen. Deshalb zeigt man ihre Form mit Modellen. Im Unterricht werden vor allem zwei Modelle verwendet.
| Merkmal | Kugel-Stab-Modell | Kalottenmodell |
|---|---|---|
| Atome | einzelne Kugeln | große Kugeln, die benachbarte Atome überlappen |
| Bindungen | ein Stab für die Einfachbindung, zwei für die Doppelbindung, drei für die Dreifachbindung | nicht sichtbar |
| Winkel | gut zu sehen | schwer abzulesen |
| Am besten für | Zahl der Bindungen, Molekülform | äußere Form des Moleküls, Platzbedarf |
Je mehr Bindungen zwischen zwei Atomen liegen, desto näher sind sich die Atome und desto stärker ist die Bindung. Das siehst du an drei Verbindungen mit zwei Kohlenstoffatomen:
| Verbindung | Bindung | Länge | Stärke |
|---|---|---|---|
| Ethan C2H6 | C–C einfach | 0.154 nm | 348 kJ/mol |
| Ethen C2H4 | C=C doppelt | 0.134 nm | 614 kJ/mol |
| Ethin (Acetylen) C2H2 | C≡C dreifach | 0.120 nm | 839 kJ/mol |
Wähle eine Verbindung und wechsle das Modell
Wähle eine Verbindung, wechsle zwischen den beiden Modellen und sieh dir Winkel und Bindungslängen 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?
- Wähle links aus der Liste eine Verbindung. Neben jeder Verbindung steht ihre Bindungsart: einfach, doppelt, dreifach oder ionisch.
- Sieh dir im Modus Stäbchenmodell die Atome und Stäbe an. Ionenbindungen sind statt mit Stäben mit gestrichelten Linien gezeichnet, die Ionenladungen mit kleinen Symbolen.
- Drück auf den Button Kalottenmodell. Die Stäbe verschwinden, die Atome wachsen und überlappen sich.
- Wählst du eine Verbindung mit einem Winkel, erscheint im Modus Stäbchenmodell ein Button Winkel. Damit schaltest du den Winkelbogen ein und aus.
- Lies im Feld rechts die Angaben Bindung, Form, Winkel, Bindungslänge · -stärke und Schmelzen / Sieden.
Aufgaben für den Simulator
- Vergleiche CO2 und SO2. Beide haben drei Atome. Antwort: CO2 ist linear, 180°. SO2 ist gewinkelt, 119°, weil Schwefel ein freies Elektronenpaar hat.
- Finde die Winkel in H2O und H2S. Antwort: 104.5° und 92°.
- Vergleiche die Bindungsstärken von H2, O2 und N2. Antwort: 436, 498 und 945 kJ/mol. Das sind der Reihe nach eine Einfach-, eine Doppel- und eine Dreifachbindung.
- Wähle NaCl und such einen Stab. Antwort: Es gibt keinen Stab. Ionen teilen sich keine Elektronen. Sie ziehen sich durch ihre entgegengesetzten Ladungen an und sind deshalb durch eine gestrichelte Linie verbunden.
Worauf du beim Lesen von Molekülmodellen achten solltest
- Das Bild ist flach. Der Simulator zeichnet Moleküle in einer Ebene, und du kannst sie nicht drehen. CH4 ist als Kreuz gezeichnet, das echte Molekül ist aber tetraedrisch, und sein Winkel beträgt 109.5°, nicht 90°. Deshalb ist für diese Verbindung kein Winkelbogen gezeichnet, und du liest den Wert im Feld ab.
- Ionenverbindungen sind keine Moleküle. Bei NaCl, NaOH und MgCl2 zeichnet der Simulator nur die Ionen einer Formel. In einem echten Kristall ist eine sehr große Zahl von Ionen in einem Gitter angeordnet.
- Die Atomgrößen sind ungefähr. Im Simulator ist Wasserstoff klein gezeichnet, und alle anderen Atome sind gleich groß. In Wirklichkeit ist ein Chloratom größer als ein Sauerstoffatom.
Wie du Punkte und Bindungen auf Papier zeichnest, lernst du in der Anleitung zu Lewis-Formeln.
