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Übungen: Das EPA-Modell

Zehn Übungen, in denen du Elektronenpaarwolken zählst und Winkel vorhersagst, ohne ein Molekül je gesehen zu haben.

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Übungsaufgaben

Zehn interaktive Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln — von AFB I bis AFB III. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei kniffligen Aufgaben helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Wolken und Winkel
AFB I

Verbinde die Zahl der Elektronenpaarwolken am Zentralatom mit Anordnung und Winkel.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Die Zahl der Wolken legt die Anordnung fest: 2 → linear, 3 → trigonal-planar, 4 → tetraedrisch. Freie Paare brauchen mehr Platz und drücken die Bindungen zusammen.
Ansatz: Die Wolken gehen maximal auf Abstand: zwei gegenüber, drei im Dreieck, vier im Tetraeder.
Überlegung: Jedes freie Paar verkleinert den Bindungswinkel ein Stück.
A2
Stimmt das?
AFB I

Entscheide für jede Aussage zum EPA-Modell, ob sie stimmt.

5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Alle Elektronenpaarwolken am Zentralatom zählen — bindende, freie und Mehrfachbindungen (je eine).
A3
Fachbegriffe einsetzen
AFB I

Vervollständige den Merktext zum EPA-Modell. Zwei Wörter bleiben übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Im EPA-Modell sich die Elektronenpaare am gegenseitig. Vier Elektronenpaare ordnen sich an. Elektronenpaare brauchen mehr Platz, deshalb werden die Bindungswinkel als 109,5°.

Elektronenpaare sind alle negativ geladen — sie stoßen sich ab, statt sich anzuziehen. Freie Paare drücken die Bindungen zusammen: Die Winkel werden kleiner.
A4
Mix: Wie viele Wolken?
AFB II

Mit der Lewis-Formel (1.1.2 und 1.1.3): Wie viele Elektronenpaarwolken umgeben das Zentralatom (fett)?

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
12 Wolken
23 Wolken
34 Wolken
S=C=S und H–C≡N: zwei Mehrfach-/Einfachbindungen, keine freien Paare → 2 Wolken. H₂C=O und BCl₃ (B hat nur 3 Valenzelektronen, kein freies Paar) → 3 Wolken. SiH₄, PH₃, OF₂, NF₃: Bindungen plus freie Paare ergeben 4.
Ansatz: Zeichne die Lewis-Formel und zähle am Zentralatom: jede Bindung (egal ob einfach, doppelt, dreifach) eine Wolke, jedes freie Paar eine Wolke.
Überlegung: Bor hat nur 3 Valenzelektronen: BCl₃ hat drei Bindungen und kein freies Paar am B.
A5
Rechenkette: Phosgen
AFB II

Phosgen COCl₂ ist ein giftiges Gas. Das C-Atom ist mit dem O-Atom und zwei Cl-Atomen verbunden. Bestimme Schritt für Schritt seine Anordnung.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Summe der Valenzelektronen
  2. Anzahl der Striche
  3. Striche zwischen C und O
  4. freie Elektronenpaare am C-Atom
  5. Elektronenpaarwolken am C-Atom
  6. Bindungswinkel nach dem EPA-Modell °
4 + 6 + 2 · 7 = 24 Elektronen = 12 Striche. C=O und zwei C–Cl-Bindungen geben dem C sein Oktett ohne freies Paar. Die Doppelbindung zählt als eine Wolke: 3 Wolken → trigonal-planar, etwa 120°.
Ansatz: Lewis-Formel zuerst: C ist 4-bindig, O 2-bindig, Cl 1-bindig.
Rechenweg: C hat eine Doppelbindung und zwei Einfachbindungen — das sind drei Richtungen.
A6
Welcher Winkel passt?
AFB II

Schätze den Bindungswinkel am Zentralatom (fett) nach dem EPA-Modell ein.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = 180°, 2 = 120°, 3 = 109,5°, 4 = kleiner als 109,5°. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = 180°4 = kleiner als 109,5°
CS₂
BCl₃
SiF₄
OF₂
HCN
CCl₄
NCl₃
Ohne freie Paare: 2 Wolken 180°, 3 Wolken 120°, 4 Wolken 109,5°. OF₂ (2 freie Paare) und NCl₃ (1 freies Paar) haben vier Wolken, aber die freien Paare drücken die Bindungen zusammen — gemessen etwa 103° bzw. 107°.
Ansatz: Zähle am Zentralatom Bindungsrichtungen und freie Paare.
Überlegung: Freie Paare am Zentralatom → Winkel unter 109,5°.
A7
Fehlersuche: Phosphan
AFB II

Mia erklärt den Bau von Phosphan PH₃ mit dem EPA-Modell. Drei Sätze sind falsch.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Freie Paare sind vollwertige Wolken — und sogar „breiter“. Bei PH₃ ist der Effekt besonders groß: gemessen werden nur etwa 94°.
A8
Trickaufgabe: Vier Striche am C
AFB III

Im CO₂-Molekül (O=C=O) gehen vom C-Atom vier Bindungsstriche aus. Wie groß ist der Winkel O–C–O?

Rechne oder zähle selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Nicht 109,5°! Die vier Striche bilden nur zwei Doppelbindungen, also zwei Wolken — und zwei Wolken liegen einander gegenüber: CO₂ ist linear, 180°.
Ansatz: Zähle Wolken, nicht Striche.
Überlegung: Jede Doppelbindung ist eine Wolke. Wie ordnen sich zwei Wolken an?
A9
Ethin – gerade oder geknickt?
AFB III

Ethin H–C≡C–H hat kein einzelnes Zentralatom. Entwickle mit dem EPA-Modell seine Gestalt.

Spiele den Ablauf Schritt für Schritt durch: Was passiert als Nächstes? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
    Ethin ist linear: Jedes C-Atom hat nur zwei Wolken. Ganz anders Ethan (H₃C–CH₃): Dort ist jedes C-Atom tetraedrisch umgeben.
    Ansatz: Zähle am ersten C-Atom Wolken: Bindungen (Mehrfachbindung = 1) und freie Paare.
    Überlegung: Dasselbe gilt spiegelbildlich für das zweite C-Atom.
    A10
    Was leistet das EPA-Modell?
    AFB III

    Beurteile die Aussagen über das EPA-Modell. Welche sind richtig?

    Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
    Das EPA-Modell ist ein Anordnungsmodell: Es liefert die Richtung der Elektronenpaare und damit die Form, aber keine exakten Winkel oder Längen. Maßgeblich ist die Abstoßung der Elektronenpaare, freie Paare eingeschlossen.
    Ansatz: Was geht in das Modell ein? Nur die Zahl und Art der Elektronenpaare am Zentralatom.
    Überlegung: Kann man aus „möglichst weit auseinander“ Längen in pm ableiten?