Strukturformeln lesen und zeichnen – einfach erklärt

Die Summenformel nennt die beteiligten Atomsorten und ihre Anzahl. Bei Wasser lautet sie H₂O: Zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom gehören zum Molekül. Die Summenformel zeigt jedoch nicht, wie diese Atome verbunden sind. Diese zusätzliche Information liefert die Strukturformel. Für Wasser kann die Verbindung als H–O–H dargestellt werden: Beide Wasserstoffatome sind mit dem Sauerstoffatom verbunden. Nicht jede Strukturformel zeigt dieselben Einzelheiten. Deshalb musst du zuerst erkennen, welche Schreibweise vorliegt.

Elektronenpunktschreibweise: Hier erscheinen die Valenzelektronen als Punkte. Punkte zwischen zwei Atomen bilden ein gemeinsam genutztes, bindendes Elektronenpaar. Punkte, die an nur einem Atom bleiben, gehören zu einem freien Elektronenpaar.

Valenzstrichformel: In der Valenzstrichformel steht ein Strich für ein Elektronenpaar. Ein Strich zwischen zwei Atomen ist eine Einfachbindung. Zwei oder drei Striche zeigen eine Mehrfachbindung. Freie Elektronenpaare können als Striche oder als zwei Punkte am betreffenden Atom dargestellt werden, werden in vereinfachten Darstellungen aber manchmal weggelassen. Die Valenzstrichformel wird oft auch Lewis-Formel genannt; manche Bücher nennen auch die Punktschreibweise so.

Skelettformel: Die Skelettformel ist eine Kurzschreibweise für organische Moleküle (Moleküle mit einem Gerüst aus Kohlenstoffatomen). Verbundene Striche bilden das Kohlenstoffgerüst. Kohlenstoffatome sowie die an Kohlenstoff gebundenen Wasserstoffatome werden mitgedacht. Andere Atome müssen mit ihrem Elementsymbol erscheinen.

Keilstrichformel: Die Keilstrichformel ergänzt räumliche Richtungen: Eine normale Linie liegt in der Zeichenebene. Ein dicker Keil zeigt aus der Ebene zu dir. Ein gestrichelter Keil zeigt hinter die Ebene von dir weg.

Für einfache Moleküle kannst du eine Valenzstrichformel (Lewis-Formel) aus den Valenzelektronen entwickeln. Dabei hilft die Oktettregel als schulische Faustregel: Wasserstoff wird von zwei Elektronen umgeben, viele andere Atome von acht. Diese Regel besitzt Ausnahmen und ist keine universelle Naturregel.

Valenzelektronen: Jedes der beiden Wasserstoffatome liefert ein Valenzelektron. Das Sauerstoffatom liefert sechs. Die beiden Wasserstoffatome liefern zusammen 2 Elektronen; mit 6 vom Sauerstoff sind es 8. Wasser besitzt insgesamt 8 Valenzelektronen.

Elektronenpaare: Je zwei Elektronen bilden ein Paar. Aus 8 Elektronen werden so 4 Elektronenpaare.

Bindungen: Sauerstoff steht zwischen den beiden Wasserstoffatomen. Zu jedem Wasserstoff wird eine Einfachbindung gezeichnet: H–O–H. Die beiden Bindungsstriche stehen für 2 bindende Elektronenpaare. Dadurch werden jedem Wasserstoff zwei gemeinsam genutzte Elektronen zugeordnet.

Freie Paare: Von den vier Elektronenpaaren wurden zwei für Bindungen verwendet. Die übrigen 2 freien Elektronenpaare sitzen am Sauerstoffatom. Eine vollständige Valenzstrichformel von Wasser enthält daher zwei O–H-Bindungen und zwei freie Elektronenpaare am Sauerstoff.