Elektronenpaarabstoßungsmodell

Mit dem Elektronenpaarabstoßungsmodell (kurz EPA oder VSEPR) kannst du beschreiben, welche Form ein Molekül hat.

Grundaussagen

Das EPA hilft dir dabei, die Struktur eines Moleküls zu bestimmen.
Das Modell besagt, dass sich Elektronenpaare abstoßen und den größtmöglichen Abstand zueinander einnehmen. Elektronen sind negativ geladen. Da sich gleich geladene Dinge abstoßen, stoßen sich auch die Elektronenpaare ab.

Das EPA kannst du für alle Moleküle anwenden. Zunächst gehst du aber davon aus, dass ein Molekül nur aus zwei verschiedenen Elementen besteht.
Außerdem kommt eines dieser Elemente nur ein Mal in dem Molekül vor. Dieses Element bildet das Zentralatom.
Solche Moleküle besitzen also die Strukturformel \text{AB}{_x}$\text{AB}{_x}$

Elektronenpaare

Man unterscheidet zwei Arten von Elektronenpaaren, die in einem Molekül vorliegen können:

• bindende Elektronenpaare
• freie Elektronenpaare

Bindende Elektronenpaare sind die Elektronenpaare, die zwischen zwei Atomen im Molekül liegen. Diese werden von den Atomen geteilt.

Freie Elektronenpaare gehören nur zu einem Atom und gehen keine Bindung ein.

Anordnung der Elektronenpaare

Elektronenpaare ordnen sich so an, dass sie den größten Abstand zueinander einnehmen.

Stell dir vor, du nimmst Luftballons. Ein Luftballon steht dabei für ein Elektronenpaar. Diese hältst du in einer Hand zusammen.
Ordnest du nun zwei Luftballons an, stehen diese auf einer Linie.
Drei Luftballons dagegen würden ein Dreieck bilden.

In der folgenden Abbildung kannst du die Anordnung der Luftballons nochmal sehen.

Pseudostruktur

Die Pseudostruktur gibt an, wie das Molekül aussehen würde, wenn alle Elektronenpaare gebunden sind. Hier gehst du also davon aus, dass alle freien Elektronenpaare ebenso gebundene Elektronenpaare sind. Du unterschiedest sie also nicht.

Du gehst folgendermaßen vor, um die Pseudostruktur aufzustellen:

1. Strukturformel aufstellen:

   • Denke daran, auch die Mehrfachbindungen und freien Elektronenpaare einzuzeichnen.

2. Zählen der Elektronenpaare:

   • Nun zählst du alle Elektronenpaare, die an dem Zentralatom liegen.
     • Tipp: Ein gebundenes Elektronenpaar ist immer eine Bindung zu einem Nachbaratom.

3. Herausfinden der Pseudostruktur

   • Überlege dir nun, wie sich die Elektronenpaare anordnen. Die folgende Tabelle hilft dir dabei.

Realstruktur

Die Realstruktur ist die Erweiterung der Pseudostruktur. Diese geht nun davon aus, dass es auch freie Elektronenpaare gibt.

Wichtig: Freie Elektronenpaare nehmen mehr Platz ein als gebundene Elektronenpaare.

So erstellst du die Realstruktur:
Du zählst nun, wie viele freie Elektronenpaare das Molekül besitzt. Um nun herauszufinden, wie die Elektronenpaare angeordnet sind und welche Struktur das Molekül hat, nutzt du am besten die folgende Tabelle.

Die Realstruktur kann übrigens identisch mit der Pseudostruktur sein. Das ist der Fall, wenn es keine freien Elektronenpaare gibt.

Struktur größerer Moleküle

Um die Struktur größerer Moleküle festzustellen, teilst du das Molekül in viele kleine Moleküle. Für jedes dieser kleinen Moleküle kannst du nun die Realstruktur einzeln bestimmen.

Zeichnen der Strukturen

Beim Zeichnen von solchen Strukturen kennzeichnet man die Moleküle, die nach vorn oder hinten zeigen. Dadurch kannst du die Struktur besser erkennen und leichter zeichnen.

Bei einem Atom, das nach hinten zeigt, zeichnest du ein gestricheltes Dreieck als Bindung.
Bei einem Atom, das nach vorn, also zu dir hin, zeigt, zeichnest du ein ausgemaltes Dreieck.
Die Dreiecke zeigen jeweils mit der Spitze zum Zentralatom.

Beispiel Schwefeldioxid

1. Du schaust zunächst, welche Summenformel das Molekül hat.
2. Nun zeichnest du die Strukturformel.
3. Zähle nun die Elektronenpaare. Schwefeldioxid hat 3 Stück. Die Pseudostruktur ist also trigonal planar (planar = auf einer Ebene)
4. Zähle nun die freien Elektronenpaare. Schwefeldioxid hat ein freies Elektronenpaar. Mithilfe der Tabelle siehst du, dass das Molekül eine gewinkelte Realstruktur hat.

Beispiel Ammoniak

1. Du schaust zunächst, welche Summenformel das Molekül hat.
2. Nun zeichnest du die Strukturformel.
3. Zähle nun die Elektronenpaare. Ammoniak hat 4 Stück. Die Pseudostruktur ist also tetraedrisch.
4. Zähle nun die freien Elektronenpaare. Ammoniak hat ein freies Elektronenpaar. Mithilfe der Tabelle siehst du, dass das Molekül die Realstruktur trigonal pyramidal besitzt.

Beispiel großes Molekül: Essigsäure

1. Du schaust zunächst, welche Summenformel das Molekül hat.
2. Nun zeichnest du die Strukturformel. Unterteile das große Molekül in mehrere kleine Moleküle.
3. Überlege dir nun die Pseudostruktur und Realstrukturen für jedes kleine Molekül.
   • Molekül 1:
     • 4 Elektronenpaare, davon keine freien Elektronenpaare
     • Pseudostruktur und Realstruktur: tetraedrisch
   • Molekül 2:
     • 3 Elektronenpaare, davon keine freien Elektronenpaare
     • Pseudostruktur und Realstruktur: trigonal-planar
   • Molekül 3:
     • 4 Elektronenpaare, davon 2 freie Elektronenpaare
     • Pseudostruktur: tetraedrisch
     • Realstruktur: gewinkelt