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Das EPA-Modell

Elektronenpaare mögen sich nicht — und genau deshalb hat jedes Molekül eine feste räumliche Gestalt.

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Elektronenpaare stoßen sich ab

Die Lewis-Formel ist flach. Wie ein Molekül im Raum gebaut ist, erklärt das Elektronenpaarabstoßungs-Modell, kurz EPA-Modell.

  • Elektronenpaarwolke:jedes Elektronenpaar am Zentralatom bildet eine negativ geladene Wolke.
  • Abstoßung:gleich geladene Wolken stoßen sich ab und gehen so weit wie möglich auseinander.
  • Freie Paare zählen mit:sie liegen dichter am Zentralatom, brauchen mehr Platz und drücken die Bindungen etwas zusammen.
  • Mehrfachbindung:zeigt nur in eine Richtung und zählt deshalb wie eine einzige Wolke.

Stelle die Zahl der Elektronenpaare am Zentralatom ein und wie viele davon frei sind. Klicke „Mischen“ für eine zufällige Startlage und dann „Start“: Die Wolken stoßen sich ab, bis sie zur Ruhe kommen. Ziehe auf der Bühne oder nutze die Pfeiltasten, um das Molekül zu drehen; Enter startet und stoppt.

Elektronenpaare im Wettstreit um Platz

Halte fest: Egal, wie die Wolken starten — sie landen immer in derselben Anordnung mit größtmöglichem Abstand; freie Paare machen die Winkel zwischen den Bindungen kleiner.

Merke

EPA-Modell: Die Elektronenpaare um ein Zentralatom ordnen sich so an, dass sie möglichst weit voneinander entfernt sind.

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Die drei Grundformen

Die Zahl der Elektronenpaarwolken am Zentralatom legt fest, wie sie sich im Raum verteilen.

  • 2 Wolken:gegenüber auf einer Linie — linear, Winkel 180°.
  • 3 Wolken:in einer Ebene zu den Ecken eines Dreiecks — trigonal-planar, 120°.
  • 4 Wolken:zu den Ecken eines Tetraeders (Pyramide aus vier gleichseitigen Dreiecken) — tetraedrisch, 109,5°.
  • Freie Paare:stauchen den Tetraederwinkel: \(\mathrm{CH_4}\) 109,5°, \(\mathrm{NH_3}\) 107°, \(\mathrm{H_2O}\) 104,5°.
Die drei Grundformen (Zentralatom dunkel, Bindungspartner blau)
linear · 180°trigonal-planar · 120°tetraedrisch · 109,5°2 Elektronenpaare3 Elektronenpaare4 Elektronenpaare
Keil-Strich-Schreibweise: Ein Keil zeigt aus der Papierebene heraus, ein gestrichelter Keil nach hinten, normale Striche liegen in der Ebene.
Merke

Winkel: 2 Wolken 180°, 3 Wolken 120°, 4 Wolken 109,5° — jedes freie Paar verkleinert die Bindungswinkel.

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Allgemeine Hinweise

Papier lügt beim Winkel

In der Lewis-Formel von CH₄ stehen die Bindungen im rechten Winkel zueinander. Das ist nur Zeichenkonvention — im Raum sind es 109,5°.

Freie Paare mitzählen

Wer bei H₂O nur die zwei Bindungen zählt, erwartet 180°. Mit den zwei freien Paaren sind es vier Wolken — das Molekül ist gewinkelt.

Doppelbindung = eine Wolke

CO₂ hat am C-Atom zwei Doppelbindungen, also nur zwei Wolken: Das Molekül ist linear.

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