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Molekülgeometrie in 3D

OberschuleChemieVSEPR-Geometrie, Kugel-Stäbchen-Modell

Über dieses Experiment

Drehe sieben klassische Moleküle in 3D und beobachte, wie sich die Elektronenpaare um das Zentralatom gegenseitig so weit wie möglich voneinander entfernen. Freie Elektronenpaare werden als weiche Bereiche dargestellt. So können Schülerinnen und Schüler erkennen, warum Wasser gewinkelt und Ammoniak pyramidenförmig ist, obwohl beide wie Methan vier Elektronendomänen haben.

Lernziele

  • Zähle die bindenden und freien Elektronenpaare um ein Zentralatom
  • Sage die Molekülgestalt anhand der Anzahl der Elektronendomänen voraus
  • Erkläre, warum freie Elektronenpaare die Bindungswinkel verkleinern, indem du CH₄, NH₃ und H₂O vergleichst
  • Erkenne lineare, trigonal-planare, tetraedrische, trigonal-bipyramidale und oktaedrische Geometrien

Anleitung

  1. 1Wähle ein Molekül aus der Seitenleiste aus. Das Modell dreht sich langsam, damit die ganze Klasse es sehen kann.
  2. 2Ziehe auf der Bühne, um das Molekül selbst zu drehen, und scrolle oder ziehe zwei Finger auseinander, um zu zoomen.
  3. 3Blende die freien Elektronenpaare ein und vergleiche nacheinander CH₄, NH₃ und H₂O.
  4. 4Lies die VSEPR-Notation und den Bindungswinkel im Bedienfeld ab und ordne sie der Form zu.

Das Modell

A: Zentralatom, X: gebundene Atome, E: freie Elektronenpaare
Die Anzahl der Elektronendomänen bestimmt die Elektronenpaargeometrie.

Annahmen

  • Die Bindungswinkel sind übliche experimentelle Werte. Bindungslängen und Atomgrößen sind nicht maßstabsgetreu dargestellt.
  • Eine Doppelbindung zählt als eine Elektronendomäne.
  • Die Lappen der freien Elektronenpaare zeigen nur ihre Richtung, nicht die tatsächliche Elektronendichte.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1CH₄, NH₃ und H₂O haben alle vier Elektronendomänen. Warum unterscheiden sich ihre Bindungswinkel?
  2. Q2Warum ist CO₂ linear, H₂O aber gewinkelt, obwohl beide drei Atome haben?
  3. Q3Welche Bindungswinkel betragen in PCl₅ 90° und welche 120°?
  4. Q4Sage die Form von SiCl₄ voraus, bevor du in einer Referenz nachsiehst.

Häufig gestellte Fragen

Wofür steht VSEPR?

Valenzschalen-Elektronenpaar-Abstoßung. Elektronenpaare um ein Zentralatom stoßen sich gegenseitig ab und ordnen sich mit größtmöglichem Abstand zueinander an.

Warum verkleinern freie Elektronenpaare die Bindungswinkel?

Ein freies Elektronenpaar wird nur von einem Atomkern angezogen. Deshalb breitet es sich näher am Zentralatom aus und drückt die Bindungselektronenpaare zusammen.

Können Schülerinnen und Schüler das auf einem Tablet verwenden?

Ja. Ziehe mit einem Finger, um zu drehen, und ziehe zwei Finger auseinander oder zusammen, um zu zoomen.