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Wasser, Sauerstoff und Zucker bestehen aus Teilchen, die aus mehreren Atomen aufgebaut sind. Solche Teilchen heißen Moleküle. In dieser Erklärung lernst du, was ein Molekül ist, wie man es darstellt und warum nicht jede chemische Verbindung automatisch aus einzelnen Molekülen besteht.
- Ich kann Moleküle als Teilchen aus mindestens zwei gebundenen Atomen erklären.
- Ich kann Elementmoleküle und Verbindungsmoleküle unterscheiden.
- Ich kann Summenformel und Strukturformel sinnvoll einordnen.
- Ich kann Moleküle von Ionengittern und Metallgittern abgrenzen.
- Ich kann erklären, warum zwischenmolekulare Kräfte Stoffeigenschaften beeinflussen.
Was ein Molekül ist
Ein Molekül ist ein einzelnes Teilchen, das aus mehreren Atomen besteht. Die Atome werden durch chemische Bindungen zusammengehalten, meistens durch kovalente Bindungen.
Molekül Ein Molekül ist ein abgegrenztes Teilchen aus mindestens zwei Atomen, die durch chemische Bindungen zusammengehalten werden. In der Schule meint man damit meist elektrisch neutrale Teilchen mit kovalenten Bindungen.
Ein Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Seine Formel ist \(H_2O\). Ein einzelnes Wassermolekül ist winzig, aber sehr viele Wassermoleküle zusammen bilden den Stoff Wasser.
Ein Molekül ist ein Teilchen. Ein Stoff ist die große Menge vieler Teilchen.
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Gleiche oder verschiedene Atome
Moleküle können aus gleichen Atomen oder aus verschiedenen Atomen bestehen. Das ist wichtig, weil es den Unterschied zwischen Elementmolekül und Verbindungsmolekül erklärt.
Elementmolekül Ein Elementmolekül besteht aus Atomen eines einzigen Elements. Beispiele sind \(O_2\), \(N_2\) und \(H_2\).
Verbindungsmolekül Ein Verbindungsmolekül besteht aus Atomen verschiedener Elemente. Beispiele sind \(H_2O\), \(CO_2\) und \(CH_4\).
Sauerstoff aus der Luft liegt überwiegend als \(O_2\) vor. Das ist ein Elementmolekül, weil beide Atome Sauerstoffatome sind. Kohlenstoffdioxid \(CO_2\) ist dagegen ein Verbindungsmolekül, weil Kohlenstoff und Sauerstoff enthalten sind.
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Formeln zeigen verschiedene Informationen
Die Summenformel sagt, welche Atome in welcher Anzahl vorkommen. Sie zeigt aber nicht immer, wie die Atome miteinander verbunden sind oder wie das Molekül räumlich aussieht.
Summenformel Die Summenformel gibt an, welche Elementsymbole in einem Teilchen vorkommen und wie viele Atome davon enthalten sind.
Strukturformel Die Strukturformel zeigt zusätzlich, welche Atome miteinander verbunden sind. Dadurch erkennt man den Aufbau genauer als in der Summenformel.
Die Formel \(C_2H_6O\) kann zu Ethanol oder zu Dimethylether passen. Beide enthalten gleich viele Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome. Sie sind aber unterschiedlich verknüpft und haben deshalb unterschiedliche Eigenschaften.
Das ist ein Grund, warum Strukturformeln in der organischen Chemie so wichtig sind. Gleiche Summenformel bedeutet nicht automatisch gleicher Stoff.
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Moleküle und chemische Bindungen
In Molekülen teilen Atome Elektronenpaare. Diese Bindungsart heißt kovalente Bindung oder Atombindung. Sie unterscheidet sich von der Ionenbindung, bei der geladene Ionen ein Gitter bilden.
Kovalente Bindung Eine kovalente Bindung ist eine chemische Bindung, bei der Atome gemeinsame Elektronenpaare nutzen.
Im Wassermolekül teilt das Sauerstoffatom Elektronenpaare mit zwei Wasserstoffatomen. Dadurch entstehen zwei O-H-Bindungen. Das Molekül ist als einzelnes Teilchen abgrenzbar.
Moleküle können polar oder unpolar sein. Bei polaren Molekülen sind Ladungen im Molekül ungleich verteilt. Das beeinflusst zum Beispiel Löslichkeit und Siedetemperatur.
Wasser ist polar und löst viele Salze oder polare Stoffe gut. Öl besteht überwiegend aus unpolaren Molekülen und mischt sich deshalb schlecht mit Wasser.
Nicht jeder Stoff besteht aus Molekülen
Viele Anfänger nennen jedes Teilchen "Molekül". Das ist verständlich, aber chemisch oft falsch. Salze, Metalle und riesige Netzwerke haben meist keine einzelnen abgegrenzten Moleküle.
Kochsalz hat die Formel \(NaCl\), besteht aber nicht aus einzelnen \(NaCl\)-Molekülen. Im festen Salz bilden Natrium-Ionen und Chlorid-Ionen ein großes Ionengitter. Die Formel beschreibt das Zahlenverhältnis 1 zu 1.
Diamant besteht aus Kohlenstoffatomen, die in einem riesigen kovalenten Netzwerk verbunden sind. Ein einzelnes kleines Diamantmolekül lässt sich im Kristall nicht sinnvoll abgrenzen.
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Zwischen Molekülen wirken Kräfte
Die Bindungen innerhalb eines Moleküls halten die Atome zusammen. Zwischen verschiedenen Molekülen wirken zusätzlich zwischenmolekulare Kräfte. Sie sind meist schwächer als chemische Bindungen, können Stoffeigenschaften aber stark beeinflussen.
Zwischenmolekulare Kräfte Zwischenmolekulare Kräfte sind Anziehungskräfte zwischen Molekülen. Dazu gehören zum Beispiel Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und Wasserstoffbrücken.
Wasser hat für ein kleines Molekül eine relativ hohe Siedetemperatur. Ein wichtiger Grund sind Wasserstoffbrücken zwischen Wassermolekülen. Diese Kräfte müssen beim Sieden überwunden werden.
Innerhalb eines Moleküls: chemische Bindungen. Zwischen Molekülen: zwischenmolekulare Kräfte.
Alles auf einen Blick
Bei Molekülaufgaben hilft eine Leitfrage: Gibt es abgegrenzte Teilchen aus gebundenen Atomen, oder liegt ein ausgedehntes Gitter vor?
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Abschluss-Check
In Prüfungen sollst du oft entscheiden, welche Teilchenart ein Stoff besitzt. Begründe dann mit Bindungsart, Ladung und Abgrenzbarkeit.
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Zusammenfassung
Ein Molekül ist ein abgegrenztes Teilchen aus mindestens zwei gebundenen Atomen. Elementmoleküle enthalten nur eine Elementsorte, Verbindungsmoleküle mehrere. Summenformeln zeigen die Anzahl der Atome, Strukturformeln zeigen zusätzlich ihre Verknüpfung. Nicht alle Stoffe bestehen aus Molekülen: Salze bilden Ionengitter, Metalle Metallgitter und manche Stoffe große Atomnetzwerke. Zwischen Molekülen wirken zusätzliche Kräfte, die Schmelzpunkt, Siedepunkt und Löslichkeit beeinflussen.