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Moleküle verstehen: Aufbau, Formeln und Modelle
Ein Molekül ist ein Teilchen aus mindestens zwei Atomen, die durch Atombindungen miteinander verbunden sind. Es kann nur eine Atomsorte enthalten, etwa $O_2$, oder mehrere, etwa $H_2O$.
Auf dieser Seite lernst du, Moleküle zu erkennen, Molekülformeln sicher zu lesen und passende Darstellungen auszuwählen.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Woran erkennst du ein Molekül?
Stell dir Sauerstoffgas und Wasser vor. Beide Stoffe bestehen aus Molekülen, obwohl ihre Teilchen unterschiedlich zusammengesetzt sind.
Molekül
Ein Molekül ist ein abgegrenztes Teilchen aus mindestens zwei chemisch gebundenen Atomen. Die Atome sind durch gemeinsame Elektronenpaare verbunden.
Ein Elementmolekül enthält nur eine Atomsorte. Beispiele sind Wasserstoff $H_2$, Sauerstoff $O_2$ und Stickstoff $N_2$.
Ein Molekül aus verschiedenen Atomsorten gehört zu einer chemischen Verbindung. Wasser $H_2O$ enthält Wasserstoff- und Sauerstoffatome; Kohlenstoffdioxid $CO_2$ enthält Kohlenstoff- und Sauerstoffatome.
„Element“ bedeutet nicht „ein einzelnes Atom“. Ein Elementmolekül wie $O_2$ besteht aus mehreren Atomen derselben Atomsorte.
Wie liest du eine Molekülformel?
Eine Molekülformel nennt die enthaltenen Elementsymbole. Eine kleine tiefgestellte Zahl, der Index, gibt an, wie viele Atome der davorstehenden Atomsorte in einem Molekül vorkommen. Der Index 1 wird nicht geschrieben.
In $C_3H_8$ steht C für Kohlenstoff und H für Wasserstoff. Der Index 3 gehört nur zu C, der Index 8 nur zu H. Ein Propanmolekül enthält daher drei Kohlenstoffatome und acht Wasserstoffatome, insgesamt elf Atome.
So gehst du vor:
- Suche alle Elementsymbole.
- Ordne jedem Symbol seinen Index zu.
- Fehlt ein Index, lies eine 1.
- Addiere die Atomzahlen nur dann, wenn du die Gesamtzahl aller Atome suchst.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
In $CO_2$ ist die Anzahl der Kohlenstoffatome und die Anzahl der Sauerstoffatome . In $CH_4$ steht der nicht geschriebene Index hinter C für .
Was hält die Atome zusammen?
Bei einer Atombindung, auch Elektronenpaarbindung genannt, nutzen zwei Atome mindestens ein Elektronenpaar gemeinsam. Dieses gemeinsame Elektronenpaar verbindet die Atome im Molekül.
Zwei Chloratome besitzen jeweils sieben Außenelektronen. Jedes steuert ein Elektron zu einem gemeinsamen Paar bei. Dieses bindende Elektronenpaar hält beide Atome im Chlormolekül $Cl_2$ zusammen. In der schulischen Oktettvorstellung werden jedem Chloratom dadurch acht Außenelektronen zugerechnet.
Die Oktettregel ist eine hilfreiche schulische Faustregel: Viele Atome erreichen in Molekülen eine Außenschale mit acht Elektronen. Sie ist jedoch keine ausnahmslos gültige Naturregel.
Eine Bindung innerhalb eines Moleküls ist nicht dasselbe wie eine Anziehung zwischen verschiedenen Molekülen.
Was zeigen verschiedene Darstellungen?
Keine einzelne Darstellung zeigt alles. Du wählst das Modell nach deiner Frage aus.
| Darstellung | Das kannst du erkennen | Das bleibt offen oder vereinfacht |
|---|---|---|
| Molekülformel | Atomsorten und Anzahl der Atome | Bindungen und räumliche Form |
| Strukturformel | welche Atome miteinander verbunden sind | genaue Größe und räumliche Gestalt |
| Kugel-Stab-Modell | räumliche Anordnung und Winkel als Modell | Atome und Bindungen sind nicht maßstabsgetreu |
Die Molekülformel $H_2O$ zeigt zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom. Wenn du wissen willst, welche Atome verbunden sind, brauchst du eine Strukturformel. Für die räumliche Anordnung ist ein Raummodell wie das Kugel-Stab-Modell hilfreicher.
Was ist kein Molekül?
Ein einzelnes Heliumatom ist kein Molekül, denn ein Molekül besteht aus mindestens zwei gebundenen Atomen. Metalle wie Eisen werden im schulischen Teilchenmodell als Atomgitter beschrieben, nicht als einzelne Eisenmoleküle.
Auch ionische Stoffe werden hier nicht als Moleküle behandelt. Ein Salz besteht aus positiv und negativ geladenen Ionen in einem Ionengitter. Seine Formel beschreibt ein Zahlenverhältnis der Ionen, nicht die Zusammensetzung eines abgegrenzten Moleküls.
Ein Molekül kann durch eine chemische Reaktion gebildet oder zerlegt werden. Ein physikalisches Trennverfahren für Gemische sortiert Stoffe, zerlegt aber nicht die Moleküle selbst in Atome.
Formeln sicher anwenden
Nutze jetzt die Formelregeln in beide Richtungen: von der Formel zur Beschreibung und von der Beschreibung zur Formel.
$C_2H_4$ enthält zwei Kohlenstoffatome und vier Wasserstoffatome. Insgesamt sind in einem Molekül sechs Atome verbunden. Die Formel sagt allein noch nicht, wie diese Atome räumlich angeordnet sind.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Molekül
- Aufbau: mindestens zwei gebundene Atome
- Zusammensetzung: eine oder mehrere Atomsorten
- Bindung: gemeinsame Elektronenpaare
- Formel: Elementsymbole und Indizes
- Darstellungen: Strukturformel und Raummodell
- Abgrenzung: einzelnes Atom, Metallgitter und Ionengitter