Warum sehen freie Elektronenpaare wie violette Wolken aus?

So ist die Richtung markiert, in der sich die nichtbindende Valenzdichte sammelt. Es sind keine Orbitale, sondern eine Unterrichtsmarkierung: freie Paare stoßen Bindungen stärker ab als eine Bindung die benachbarte Bindung.

Stimmen die Bindungswinkel mit den Tafelwerten 109,5° und ähnlich überein?

Nur bei idealen symmetrischen Polyedern. Reale Moleküle (H₂O, NH₃) sind verzerrt: freie Elektronenpaare sind den Bindungen nicht gleichwertig, dazu kommt der Einfluss der Elektronegativität. Für Genauigkeit braucht man das Experiment oder eine Quantenchemie-Rechnung.

Warum hat XeF₂ zwei Bindungen und drei freie Elektronenpaare am Xenon?

Die sterische Zahl ist fünf (trigonale Bipyramide nach Domänen): drei äquatoriale Plätze sind von Paaren besetzt, die beiden Fluoratome sitzen auf den Achsen — lineare Molekülgestalt nach den Kernen. Das ist das typische hypervalente Beispiel im Kurs.

Ersetzt das eine vollständige Molekülansicht?

Nein. Unter „Moleküle in 3D“ stehen reale Koordinaten bestimmter Stoffe. Hier geht es darum, die Zahlen der Bindungen und Paare mit den Namen der Geometrien zu verbinden und die Schreibweise AXₙEₘ unabhängig von der Bindungslänge zu üben.

Molekülgeometrie (VSEPR)

Bindende und freie Elektronenpaare am Zentralatom: Schreibweise AXₙEₘ, Elektronenpaargeometrie, Kugeln und Paarwolken.

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Zum Modell

Die Molekülgeometrie nach VSEPR folgt aus der Anordnung der Elektronendomänen — bindender und freier Paare — um das Zentralatom. Die sterische Zahl (Zahl der Domänen) legt die Elektronenpaargeometrie fest: linear, trigonal-planar, tetraedrisch, trigonal-bipyramidal oder oktaedrisch für 2–6 Domänen. Die Molekülgestalt beschreibt die Lage der Kerne, wenn ein Teil der Richtungen von freien Elektronenpaaren besetzt ist: freie Paare stoßen Nachbarn stärker ab. Auf dem Bildschirm stehen ein Kugel-Stab-Schema und halbtransparente Paarwolken auf symmetrischen Polyedern; die Paare folgen den Lehrbuchregeln (an der trigonalen Bipyramide äquatorial; am Oktaeder zwei Paare trans). Man wählt die Zusammensetzung AXₙEₘ; Vorlagen sind CO₂, H₂O, NH₃, CH₄, PCl₅, SF₆, XeF₂, XeF₄ und andere. Das Modell ist für den Unterricht, keine quantenchemische Optimierung: reale Winkel verschieben Elektronegativität und π-Bindung.

Für wen: Oberstufe und Beginn der Allgemeinen Chemie: VSEPR-Tafeln, AXE-Schreibweise, Elektronenpaargeometrie und Molekülgestalt.

Wichtige Begriffe

VSEPR-Theorie
sterische Zahl
Elektronenpaargeometrie
Molekülgestalt
AXE-Schreibweise
freies Elektronenpaar
trigonale Bipyramide
oktaedrische Geometrie

So funktioniert es

Die Zahl der bindenden und freien Elektronenpaare am Zentrum (AXₙEₘ) legt Elektronenpaargeometrie und Molekülgestalt fest. Liganden sind Kugeln, Paare sind Wolken; Vorlagen CO₂, H₂O, NH₃, CH₄, PCl₅, SF₆, XeF₂, XeF₄. Man dreht das Modell; die Winkel sind ideal, ohne quantenchemische Optimierung.

Wichtige Gleichungen

Sterische Zahl = (Zahl der bindenden Domänen) + (Zahl der freien Elektronenpaare) am Zentralatom

Paar–Paar > Paar–Bindung > Bindung–Bindung (qualitativ)

Trigonale Bipyramide: freie Elektronenpaare bevorzugen die äquatorialen Ecken (weniger Begegnungen unter 90°).

Häufige Fragen

Warum sehen freie Elektronenpaare wie violette Wolken aus?: So ist die Richtung markiert, in der sich die nichtbindende Valenzdichte sammelt. Es sind keine Orbitale, sondern eine Unterrichtsmarkierung: freie Paare stoßen Bindungen stärker ab als eine Bindung die benachbarte Bindung.
Stimmen die Bindungswinkel mit den Tafelwerten 109,5° und ähnlich überein?: Nur bei idealen symmetrischen Polyedern. Reale Moleküle (H₂O, NH₃) sind verzerrt: freie Elektronenpaare sind den Bindungen nicht gleichwertig, dazu kommt der Einfluss der Elektronegativität. Für Genauigkeit braucht man das Experiment oder eine Quantenchemie-Rechnung.
Warum hat XeF₂ zwei Bindungen und drei freie Elektronenpaare am Xenon?: Die sterische Zahl ist fünf (trigonale Bipyramide nach Domänen): drei äquatoriale Plätze sind von Paaren besetzt, die beiden Fluoratome sitzen auf den Achsen — lineare Molekülgestalt nach den Kernen. Das ist das typische hypervalente Beispiel im Kurs.
Ersetzt das eine vollständige Molekülansicht?: Nein. Unter „Moleküle in 3D“ stehen reale Koordinaten bestimmter Stoffe. Hier geht es darum, die Zahlen der Bindungen und Paare mit den Namen der Geometrien zu verbinden und die Schreibweise AXₙEₘ unabhängig von der Bindungslänge zu üben.

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