Vom Tetraeder zur Formel
Kohlenstoff hat vier Valenzelektronen und bildet deshalb vier Elektronenpaarbindungen.
- Vierbindigkeit:jedes C-Atom erreicht mit vier bindenden Elektronenpaaren das Oktett (8 Elektronen), jedes H-Atom mit einem das Duett (2).
- Tetraeder:die vier Elektronenpaare stoßen sich ab und zeigen in die Ecken eines Tetraeders — Bindungswinkel 109,5°.
- Lewis-Formel:jeder Strich ist ein Elektronenpaar: zwischen zwei Atomen bindend, an einem Atom frei (z. B. zwei am O im Wasser).
- Flachklappen:auf dem Papier werden aus 109,5° scheinbar 90° und 180° — die Formel zeigt, wer mit wem verbunden ist, nicht die Form.
Drehe das Kugelstabmodell (ziehen, Regler oder ←/→) und klappe es mit dem Regler „Abwickeln“ (oder ↑/↓) flach. Wechsle dann die Darstellung und achte auf den Winkel im Readout.
Halte fest: Beim Flachklappen bleiben alle Verbindungen erhalten, nur die Winkel ändern sich. Jede Schreibweise zeigt dasselbe Molekül mit vier Bindungen an jedem C-Atom.
Vier Schreibweisen, ein Molekül
Je nach Zweck kürzt man die Formel unterschiedlich stark ab — hier am Beispiel Butan.
- Summenformel:nur Art und Anzahl der Atome: \(\ce{C4H10}\).
- Lewis-/Strukturformel:alle Atome und alle Bindungen als Striche.
- Halbstrukturformel:jedes C mit seinen H-Atomen als Gruppe: \(\ce{CH3-CH2-CH2-CH3}\), kurz \(\ce{CH3-(CH2)2-CH3}\).
- Skelettformel:Zickzacklinie; jede Ecke und jedes Linienende ist ein C-Atom, die H-Atome am C werden weggelassen.
- Zurückübersetzen:jedes C-Atom mit H-Atomen auf vier Bindungen auffüllen.
Vierbindigkeit: In jeder Formel hat jedes C-Atom genau vier Bindungen, jedes H-Atom genau eine.
Allgemeine Hinweise
Die Formel ist flach, das Molekül nicht
Die 90°-Winkel der Strukturformel gibt es im Molekül nicht. Um jedes C-Atom liegen die Bindungen im Tetraederwinkel von 109,5°.
Striche zählen
Kontrolle jeder Formel: An jedem C müssen vier Striche enden, an jedem H genau einer. Fehlt einer, fehlt ein H-Atom.
Skelett: H mitdenken
In der Skelettformel fehlen die H-Atome nur auf dem Papier. Ein Linienende steht für CH₃, eine Ecke in der Kette für CH₂.