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Stell Dir vor, Du kommst gerade aus einer Deiner ersten Unterrichtsstunde in Chemie und Dein Kopf glüht. So viele neue Informationen! Heute hat die Lehrerin die zahlreichen verschiedenen Schreibweisen in der Chemie erklärt. Doch Du bist nicht ganz mitgekommen, besonders der Unterschied zwischen der Lewis Schreibweise und der Valenzstrichformel hast Du nicht verstanden.
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Feedback sendenWie Du die Lewis Strichformel aufstellen sollst, ist Dir auch nicht ganz klar. Keine Sorge, in dieser Erklärung erfährst Du alles zur Lewis Schreibweise in der Chemie und lernst ein paar wichtige Beispiele kennen.
Die Lewis Schreibweise ist eine Strukturformel, um die Atome in Molekülen abzubilden.
Die Lewis Schreibweise wird auch Elektronenformel oder Lewis-Struktur genannt. Es ist eine Symbolschreibweise, die die Elementsymbole der Atome, die Valenzelektronen und die Bindungen zwischen den Atomen wiedergibt. Den inneren Elektronen und dem Atomkern schenkst Du bei dieser Schreibweise keine Beachtung.
Als Valenzelektronen werden die Elektronen auf der äußeren Schale eines Atoms bezeichnet. Diese Außenelektronen bilden die Bindungen zwischen Atomen aus. Wenn Du noch mehr über Valenzelektronen wissen willst, dann schaue Dir gerne die Erklärung darüber an.
Im Prinzip repräsentiert das Elementsymbol den Atomkern und die inneren Elektronen. Die Valenzelektronen zeichnest Du als Punkte, ungeachtet ob es Elektronenpaare, freie Elektronen oder Elektronen einer Bindung sind. Dabei platzierst Du die Valenzelektronen an vier Stellen um das Elementsymbol herum.
Mithilfe der Lewis Schreibweise kannst Du recht schnell Aussagen über den Aufbau kleiner Moleküle treffen, sofern Du genug über die Art und Anzahl der Atome weißt. Auch wenn die Lewis Schreibweise recht schlicht ist, genügt sie in vielen Fällen. Denn meistens spielen in chemischen Reaktionen und Bindungen nur die Außenelektronen eine Rolle.
Nachdem Du gelernt hast, was die Lewis Schreibweise ist, möchtest Du bestimmt erfahren, wie Du sie aufstellen kannst. Hierzu kannst Du Dich an folgenden Punkten orientieren:
| Schritt | Beschreibung |
| 1 | Du ermittelst, welche Atome in Deiner Verbindung vorkommen. |
| 2 | Du beginnst mit einem Atom beziehungsweise Element und führst die nachfolgenden Schritte für alle weiteren Atome durch. |
| 3 | Du nimmst Dir das Periodensystem zur Hand und suchst Dir das dazugehörige Elementsymbol Deines Atoms heraus. |
| 4 | Anhand der Hauptgruppennummer kannst Du die Anzahl der Valenzelektronen aus dem Periodensystem ablesen. |
| 5 | Du schreibst die Valenzelektronen als Punkte auf die vier Stellen um das Elementsymbol herum auf. Hierbei bilden immer zwei Punkte ein Elektronenpaar. |
| 6 | Wie viele Bindungen ein Atom eingehen kann, kannst Du aus den freien, einzeln vorliegenden Elektronen ablesen. |
| 7 | Du führst diese Bestimmung der Valenzelektronen für die alle weiteren Atome der Verbindung durch. |
| 8 | Du bildest Elektronenpaare zwischen den Atomen der Verbindung, sodass alle Atome die Edelgaskonfiguration erreichen. |
| 9 | Sofern mehrere Optionen der Lewis Schreibweise existieren, wählst Du die energetisch günstigste Variante. |
Tabelle 1: Vorgehensweise beim Aufstellen der Lewis Schreibweise
Bei der Aufstellung der Lewis Schreibweise solltest Du die Oktettregel und die Edelgaskonfiguration beachten. Jedes Atom strebt nach der Edelgaskonfiguration. Das bedeutet, jedes Atom möchte eine voll besetzte äußere Elektronenschale haben. Bis auf die Elemente Wasserstoff und Helium möchte jedes Atom somit acht Valenzelektronen besitzen. Zum Erreichen der Edelgaskonfiguration nehmen die jeweiligen Atome gerne die fehlende Anzahl an Elektronen auf. Hier kommt auch die Oktettregel ins Spiel. Laut dieser Regel können Elemente, die in der zweiten oder einer höheren Periode stehen, höchstens acht Valenzelektronen besitzen.
Du willst mehr über die Oktettregel wissen? Dann schaue Dir gerne die Erklärung darüber an.
Die Lewis Schreibweise und die Valenzstrichformel werden häufig gleichgesetzt. Auch eine Mischung aus beiden wird angewendet. Jedoch handelt es sich hierbei um zwei verschiedene Schreibweisen in der Chemie.
Wie Du bereits gelernt hast, werden in der Lewis Schreibweise sowohl die freien Elektronen als auch die Elektronenpaare als Punkte geschrieben. Im Gegensatz dazu werden bei der Valenzstrichformel Elektronenpaare als Strich symbolisiert. Der sogenannte Valenzstrich kennzeichnet somit zwei Elektronen. Einzelne, freie Elektronen werden nicht geschrieben.
Damit Du die Lewis Schreibweise und deren Aufstellung besser verstehen kannst, siehst Du im Folgenden einige Beispiele.
Das Molekül Kohlenstoffdioxid setzt sich aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen zusammen. Zunächst betrachtest Du das Kohlenstoffatom. Laut dem Periodensystem hat es das Elementsymbol C und besitzt vier Valenzelektronen. Somit kannst Du vier Punkte um das Elementsymbol C schreiben. Die beiden Sauerstoffatome werden durch das Elementsymbol O abgebildet und weisen sechs Valenzelektronen auf.
Sowohl das Kohlenstoffatom als auch die zwei Sauerstoffatome möchten die Edelgaskonfiguration erreichen. Deswegen verbinden sich jeweils zwei Elektronen der Sauerstoffatome mit den vier Elektronen des Kohlenstoffatoms. Es bilden sich zwei Doppelbindungen aus.
Wasser ist eine Verbindung, die ein Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatome aufweist. Wie Du schon aus dem letzten Beispiel weißt, besitzt das Sauerstoffatom sechs Valenzelektronen. Wasserstoff mit dem Elementsymbol H steht in der ersten Hauptgruppe des Periodensystems. Somit weisen die beiden Wasserstoffatome ein Valenzelektron auf.
Alle drei Atome möchten die Edelgaskonfiguration erreichen. Im Fall von Wasserstoff sind das zwei Elektronen auf der äußeren Schale. Dem Sauerstoffatom fehlen noch zwei Elektronen und den beiden Wasserstoffatomen fehlen jeweils ein Elektron. Deswegen bilden sich jeweils eine Elektronenpaarbindung zwischen dem Sauerstoffatom und einem Wasserstoffatom.
Du kennst die Elektronenpaarbindung vielleicht auch unter dem Namen Atombindung oder kovalente Bindung. Neben der Ionenbindung und der Metallbindung ist die Atombindung eine Art der Bindung in der Chemie. Die Atombindung kommt bei Verbindung zwischen Nichtmetallen vor. Die Atome teilen sich ein oder mehrere Elektronenpaare, sodass beide eine voll besetzte, äußere Elektronenschale besitzen. Wenn Du mehr über die Atombindung, Metallbindung und Ionenbindung erfahren willst, lies Dir gerne die Erklärungen darüber durch.
Molekularer Sauerstoff setzt sich aus zwei Sauerstoffatomen, die sechs Valenzelektronen aufweisen, zusammen. Wie Du bereits gelernt hast, möchten beide Atome acht Valenzelektronen besitzen und somit die Oktettregel erfüllen. Damit die Sauerstoffatome dieses Ziel erreichen, bilden sie zwei kovalente Bindungen aus. Es entsteht eine Doppelbindung im Molekül.
Das letzte Beispiel ist Stickstoffdioxid. Das Molekül enthält ein Stickstoffatom und zwei Sauerstoffatomen. Sauerstoff hat sechs Valenzelektronen. Stickstoff steht in der fünften Hauptgruppe und besitzt somit fünf Valenzelektronen.
Wie Du vielleicht ahnen kannst, gestaltet sich die Aufstellung der Lewis Schreibweise von Stickstoffdioxid etwas schwieriger. Denn zur Erreichung der Edelgaskonjugation benötigt Sauerstoff noch zwei weitere Valenzelektronen und Stickstoff drei Valenzelektronen. Aufgrund dessen bleibt ein einzelnes Elektron übrig, wenn sich die beiden Sauerstoffatome und das Stickstoffatom verbinden. Solch ein einzelnes Elektron, das keine Elektronenpaarbindung ausbildet, wird Radikal genannt.
Bei Stickstoffdioxid gibt es eine zweite Besonderheit. Denn die Verbindung besitzt zwei Grenzformeln. Das bedeutet, wie sich die Elektronenpaare zwischen den drei Atomen verbinden, kannst Du durch zwei Lewis Schreibweisen beschreiben. Das sind die zwei Grenzformeln, der wahre Zustand liegt jedoch irgendwo dazwischen.
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Wie stellt man die Lewis Formel auf?
Zum Aufstellen der Lewis Formel wird zunächst aus dem Periodensystem das Elementsymbol und die Hauptgruppennummer, die Auskunft über die Anzahl an Valenzelektronen gibt, abgelesen. Die Valenzelektronen werden als Punkte auf vier Stellen um das Elementsymbol geschrieben. Anschließend können die Verbindungen zu anderen Atomen bestimmt werden.
Was versteht man unter der Lewis Schreibweise?
Die Lewis Schreibweise ist eine Strukturformel, um die Atome in Molekülen abzubilden. Es ist eine Symbolschreibweise, die aus dem Elementsymbol und den Valenzelektronen als Punkte aufgebaut ist.
Wie funktioniert die Lewis Schreibweise?
Die Lewis Schreibweise setzt sich aus dem Elementsymbol, was den Atomkern und die inneren Elektronen repräsentiert, und den Valenzelektronen zusammen. Die Hauptgruppe des jeweiligen Elements gibt Auskunft über die Anzahl der Valenzelektronen.
Warum gibt es keine Lewis Formel für Ionenverbindungen?
Ionenverbindungen entstehen, indem sich positiv und negativ geladene Ionen gegenseitig anziehen. Die Ionen teilen sich kein gemeinsames Elektronenpaar. Mithilfe der Lewis Formel werden jedoch Elektronenpaarbindungen abgebildet. Somit können Ionenverbindungen nicht mit der Lewis Formel beschieben werden.
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Lily Hulatt ist Digital Content Specialist mit über drei Jahren Erfahrung in Content-Strategie und Curriculum-Design. Sie hat 2022 ihren Doktortitel in Englischer Literatur an der Durham University erhalten, dort auch im Fachbereich Englische Studien unterrichtet und an verschiedenen Veröffentlichungen mitgewirkt. Lily ist Expertin für Englische Literatur, Englische Sprache, Geschichte und Philosophie.
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Gabriel Freitas ist AI Engineer mit solider Erfahrung in Softwareentwicklung, maschinellen Lernalgorithmen und generativer KI, einschließlich Anwendungen großer Sprachmodelle (LLMs). Er hat Elektrotechnik an der Universität von São Paulo studiert und macht aktuell seinen MSc in Computertechnik an der Universität von Campinas mit Schwerpunkt auf maschinellem Lernen. Gabriel hat einen starken Hintergrund in Software-Engineering und hat an Projekten zu Computer Vision, Embedded AI und LLM-Anwendungen gearbeitet.
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