Ein Atom oder ein unterstütztes Molekül wählen – dieses Tool zählt die tatsächlichen Valenzelektronen, platziert Bindungs- und freie Elektronenpaare so, wie die Oktettregel es vorschreibt, und rät bei nichts, was es nicht prüfen kann.
Eine Valenzstrichformel ist nur nützlich, wenn die Punktzahl stimmt. Diese vier Fälle, gezeichnet mit demselben Werkzeug wie oben, zeigen ein einzelnes Atom, ein gewinkeltes Molekül mit zwei freien Elektronenpaaren, ein Molekül mit Doppelbindungen und ein Molekül, bei dem das freie Elektronenpaar wichtiger ist als die Bindungen.
Sauerstoff steht in Gruppe 16 und trägt daher sechs Valenzelektronen. Dieses Elektronenpunkt-Diagramm platziert zunächst je einen Punkt auf allen vier Seiten und paart dann zwei weitere – zwei freie Elektronenpaare und zwei einzelne Punkte, genau wie die Elektronenkonfiguration, die man von Hand abzählen würde.
Wassers acht Valenzelektronen (sechs vom Sauerstoff, je eines von jedem Wasserstoff) teilen sich in zwei O-H-Bindungspaare und zwei freie Elektronenpaare am Sauerstoff auf. Diese beiden freien Elektronenpaare sind der Grund, warum Wasser gewinkelt statt gerade ist – diese Valenzstrichformel zeichnet die Elektronenzahl, und die Form folgt daraus.
CO2 hat insgesamt sechzehn Valenzelektronen. Zwei Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindungen verbrauchen acht davon für Bindungen, die übrigen acht liegen als je zwei freie Elektronenpaare an jedem Sauerstoff – Kohlenstoff selbst behält keines. Jedes Atom erreicht trotzdem ein volles Oktett, nur anders verteilt als bei Wasser.
Stickstoffs fünf Valenzelektronen plus drei vom Wasserstoff ergeben insgesamt acht Elektronen für Ammoniak: drei N-H-Bindungspaare und ein freies Elektronenpaar am Stickstoff. Dieses Paar geht keine Bindung ein, drängt aber die drei Wasserstoffatome in eine Pyramidenform statt eine flache Dreiecksform.
Jede Formel unten folgt denselben Regeln, die dieses Werkzeug am Bildschirm anwendet, sodass Vorschau und Download immer übereinstimmen.
Der Atom-Modus zeichnet ein Valenzstrich-Symbol für ein Element. Der Molekül-Modus wählt aus einer festen Liste gängiger Moleküle, die dieses Werkzeug bereits Bindung für Bindung geprüft hat.
Für ein einzelnes Atom ein chemisches Symbol wie O oder eine Ordnungszahl wie 8 eingeben, oder im Molekül-Dropdown eine Formel wie H2O, CO2 oder NH3 wählen.
Die Übersichtszeile einschalten, um die gesamten Valenzelektronen zu sehen, wie viele Bindungspaare bilden und wie viele als freie Elektronenpaare übrig bleiben – dieselben Zahlen, die man beim Nachrechnen von Hand notieren würde.
Eine Vektordatei für ein Arbeitsblatt oder ein PNG für Folien exportieren. Beide stammen aus genau der Formel auf dem Bildschirm, sodass nach dem Export nichts mehr zu prüfen ist.
Der Einzelatom-Modus liest die Valenzelektronen aus der tatsächlichen Gruppennummer jedes Hauptgruppenelements – eins für Lithium und Natrium, sechs für Sauerstoff und Schwefel, acht für die Edelgase außer Helium mit zwei. Nichts ist auf ein generisches Muster festgelegt, das bei realen Elementen versagt.
Jedes Molekül im Dropdown – Wasser, Kohlenstoffdioxid, Ammoniak, Methan und mehr – wurde von Hand gegen die gesamte Valenzelektronenzahl und die Oktettregel geprüft. Formeln außerhalb dieser Liste werden abgelehnt statt falsch gezeichnet.
Eine scharfe Vektor-SVG für Handouts oder ein für Folien passendes PNG herunterladen. Die exportierte Datei stimmt exakt mit der Bildschirmvorschau überein, sodass dieses Werkzeug nie eine abweichende Formel liefert.
Eine Valenzstrichformel (auch Lewis-Formel oder Elektronenpunkt-Diagramm genannt) ist eine Kurzschreibweise dafür, wie Valenzelektronen in einem Atom oder Molekül angeordnet sind: Punkte für freie Elektronenpaare, Striche oder Punktpaare für gemeinsam genutzte Bindungselektronen. Gilbert N. Lewis führte die Notation 1916 ein, und sie bleibt der schnellste Weg, drei Fragen zu beantworten, bevor man mit einem Molekül weiterarbeitet: Wie viele Valenzelektronen gibt es, welche Atome sind gebunden, und welche Elektronen bleiben als freie Paare übrig.
Was sie nicht zeigt, ist die Geometrie. Die Valenzstrichformel von Wasser platziert zwei freie Elektronenpaare und zwei Bindungen um den Sauerstoff, sagt aber für sich genommen nicht, dass der H-O-H-Winkel bei rund 104,5 Grad liegt – diese Vorhersage kommt aus der VSEPR-Theorie, die die Zahl der Elektronendomänen aus der Formel aufgreift und daraus ableitet, wie sich diese Domänen im dreidimensionalen Raum gegenseitig abstoßen. Eine Valenzstrichformel ist der Elektronenzähl-Schritt, auf dem VSEPR aufbaut, nicht bereits ein Bild der Molekülform.
Die Oktettregel hat außerdem reale, gut dokumentierte Ausnahmen, die diese Whitelist berücksichtigt statt sie zu verschweigen. Wasserstoff und Helium sind mit zwei Elektronen zufrieden, nicht mit acht. Manche Atome ab der dritten Periode, wie der Schwefel in Schwefeldioxid, können mehr als acht Elektronen in einem erweiterten Oktett halten. Und einige Moleküle, darunter Sauerstoffgas, haben keine einzelne Formel, die zu allen beobachteten Eigenschaften passt – O2s einfache Doppelbindungsformel paart auf dem Papier alle Elektronen, doch das reale Molekül ist paramagnetisch, hat also tatsächlich zwei ungepaarte Elektronen, die ein einfaches Punktdiagramm nicht darstellen kann.
Die Fragen, die am häufigsten auftauchen, sobald Schüler von der Definition zum Zeichnen eigener Formeln übergehen.
Dieses Werkzeug mit weiteren unterrichtsfertigen Tools kombinieren, wenn für eine Stunde oder einen Laborbericht mehr als ein Diagramm gebraucht wird.
Die Steuerung für Atom und Molekül steht direkt oben auf dieser Seite – Modus wechseln, Auswahl ändern und eine frische SVG oder PNG aus diesem Werkzeug ziehen, sobald die nächste Formel gebraucht wird.