Was sind Valenzelektronen und Lewis-Strukturen?

Valenzelektronen (oder Außenelektronen) sind die Elektronen auf der äußersten Schale eines Atoms. Sie sind für chemische Reaktionen entscheidend. Lewis-Strukturen (auch Elektronenformeln) sind eine vereinfachte Schreibweise in der Chemie, bei der das Elementsymbol den Atomrumpf darstellt und nur die Valenzelektronen als Punkte oder Striche darum gezeichnet werden.

Wie zeichnet man eine Lewis-Struktur?

Um eine Lewis-Struktur zu zeichnen, suchst du zuerst das Element im Periodensystem und liest die Hauptgruppennummer ab — sie entspricht der Anzahl der Außenelektronen. Die ersten vier Elektronen zeichnest du als einzelne Punkte (oben, unten, rechts, links) um das Elementsymbol. Ab dem fünften Elektron fasst du die Punkte zu Paaren zusammen und zeichnest sie als Striche.

Was ist die Helium-Ausnahme bei der Lewis-Schreibweise?

Die Helium-Ausnahme besagt, dass die zwei Außenelektronen des Heliums sofort als ein Strich (Elektronenpaar) gezeichnet werden. Da Helium nur eine einzige Schale besitzt und diese mit zwei Elektronen bereits vollständig besetzt ist, bilden sie direkt ein festes Paar, anstatt als zwei einzelne Punkte gezeichnet zu werden.

Valenzelektronen & Lewis-Strukturen

Stell dir vor, du müsstest in der Chemie jedes Mal ein komplettes Atom mit all seinen Schalen und Dutzenden von Elektronen zeichnen. Das würde ewig dauern und wäre sehr unübersichtlich! Zum Glück haben Chemiker eine clevere Abkürzung erfunden, um sich auf das Wichtigste zu konzentrieren: Valenzelektronen und Lewis-Strukturen.

Lewis-Struktur und Schalenmodell Vergleich

In dieser Lektion lernst du, wie du Atome ganz einfach und schnell zeichnen kannst. Wir schauen uns an, welche Elektronen wirklich wichtig sind und wie man sie mit simplen Punkten und Strichen darstellt.

Vorwissen

Das Schalenmodell: Elektronen kreisen auf verschiedenen Schalen um den Atomkern. Beispiel: Ein Natriumatom hat Elektronen auf drei verschiedenen Schalen.
Außenelektronen (Valenzelektronen): Die Elektronen auf der alleräußersten Schale. Ihre Anzahl entspricht der Hauptgruppennummer im Periodensystem. Beispiel: Sauerstoff steht in der 6. Hauptgruppe und hat daher 6 Außenelektronen.

Aufgabentyp 1: Der Atomrumpf und die Lewis-Schreibweise

Bei chemischen Reaktionen sind eigentlich nur die Elektronen auf der äußersten Schale wichtig. Die inneren Elektronen und der Atomkern verändern sich nicht. Deshalb fassen wir den Atomkern und alle inneren Elektronen zu einem sogenannten Atomrumpf zusammen.

In der Chemie nutzen wir die Lewis-Schreibweise (auch Elektronenformel genannt), um Atome ganz einfach zu zeichnen. Dabei steht das normale Elementsymbol (zum Beispiel $\text{O}$ für Sauerstoff) für den gesamten Atomrumpf. Wir müssen also nur noch die Außenelektronen um das Symbol herum zeichnen.

Atomrumpf und Außenelektronen Sauerstoff

Für das Zeichnen der Außenelektronen gibt es feste Regeln:

Bis zu 4 Außenelektronen: Diese werden als einzelne Punkte oben, unten, rechts und links um das Elementsymbol gezeichnet.
Ab dem 5. Außenelektron: Nun werden die Punkte zu Paaren zusammengefasst. Ein Elektronenpaar zeichnet man als einen Strich.

Die Helium-Ausnahme: Helium hat nur eine einzige Schale, und diese ist bereits mit 2 Elektronen voll. Weil diese beiden Elektronen ein festes Paar bilden, zeichnet man sie bei Helium sofort als einen Strich, nicht als zwei einzelne Punkte.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

Schritt 1: Symbol und Hauptgruppe finden – Suche das Element im Periodensystem. Notiere das Elementsymbol (das ist dein Atomrumpf) und lies die Hauptgruppennummer ab. Die Hauptgruppennummer verrät dir die Anzahl der Außenelektronen.
Schritt 2: Einzelne Punkte zeichnen – Zeichne für die ersten vier Außenelektronen jeweils einen einzelnen Punkt an die vier Seiten des Symbols (oben, unten, rechts, links).
Schritt 3: Striche bilden (falls nötig) – Hat das Element mehr als vier Außenelektronen? Dann verbinde die weiteren Elektronen mit den schon vorhandenen Punkten zu Strichen (Elektronenpaaren).

Durchgerechnete Beispiele

Beispiel 1

Aufgabe

Zeichne die Lewis-Formel für ein Kohlenstoffatom.

Fortschritt

2 / 2

Schritt 1
Symbol und Hauptgruppe finden
Kohlenstoff hat das Symbol $\text{C}$ und steht in der 4. Hauptgruppe. Es hat also 4 Außenelektronen.
Schritt 2 · Ergebnis
Einzelne Punkte zeichnen
Wir zeichnen 4 einzelne Punkte um das Symbol $\text{C}$ . Da es genau 4 sind, müssen wir keine Striche bilden.

Lewis-Formel Kohlenstoffatom

Ergebnis:

Das Kohlenstoffatom wird in der Lewis-Schreibweise mit vier einzelnen Punkten um das Symbol C gezeichnet.

Quiz zu Valenzelektronen und Lewis: Teste dein Wissen

Löse eine kostenlose Quizfrage zu Valenzelektronen und Lewis und prüfe, ob du die wichtigsten Schritte verstanden hast.

Quizfrage 1 zu Valenzelektronen und Lewis

Wie lässt sich die Anzahl der Außenelektronen eines Atoms im Periodensystem ablesen?

Quizfrage 2 zu Valenzelektronen und Lewis

Nur mit Account

Wofür steht das Elementsymbol in der Lewis-Schreibweise?

Übungsaufgabe zu Valenzelektronen und Lewis

Nur mit Account

Kostenlos freischalten

Beispiel 2

Aufgabe

Zeichne die Lewis-Formel für ein Chloratom.

Fortschritt

3 / 3

Schritt 1
Symbol und Hauptgruppe finden
Chlor hat das Symbol $\text{Cl}$ und steht in der 7. Hauptgruppe. Es hat 7 Außenelektronen.
Schritt 2
Einzelne Punkte zeichnen
Wir verteilen zuerst 4 einzelne Punkte um das Symbol $\text{Cl}$ . Es bleiben 3 Elektronen übrig ( $7 - 4 = 3$ ).
Schritt 3 · Ergebnis
Striche bilden
Die 3 übrigen Elektronen bilden mit drei der Punkte jeweils ein Paar. Wir zeichnen also 3 Striche und es bleibt 1 einzelner Punkt übrig.

Lewis-Formel Chloratom

Ergebnis:

Das Chloratom wird mit drei Strichen und einem einzelnen Punkt um das Symbol Cl gezeichnet.

Beispiel 3

Aufgabe

Zeichne die Lewis-Formel für ein Heliumatom.

Fortschritt

2 / 2

Schritt 1
Symbol und Hauptgruppe finden
Helium hat das Symbol $\text{He}$ und steht in der 8. Hauptgruppe. Achtung: Helium ist die große Ausnahme und hat nur 2 Außenelektronen!
Schritt 2 & 3 · Ergebnis
Die Helium-Ausnahme anwenden
Da die erste Schale bei Helium mit 2 Elektronen bereits voll ist, bilden sie sofort ein Paar. Wir zeichnen also einen einzigen Strich neben das Symbol $\text{He}$ .

Lewis-Formel Heliumatom

Ergebnis:

Das Heliumatom wird aufgrund der Ausnahmeregelung mit einem einzigen Strich neben dem Symbol He gezeichnet.

Wichtige Erkenntnisse

Der Atomrumpf besteht aus dem Atomkern und den inneren Elektronen. Er wird durch das Elementsymbol dargestellt.
Außenelektronen werden als Punkte (einzelne Elektronen) oder Striche (Elektronenpaare) gezeichnet.
Bis zu 4 Außenelektronen sind einzelne Punkte. Ab dem 5. Elektron werden Striche gebildet.
Ausnahme Helium: Seine 2 Außenelektronen werden sofort als ein Strich gezeichnet.

Valenzelektronen und Lewis-Strukturen einfach erklärt

Valenzelektronen und Lewis-Strukturen einfach erklärt

Vorwissen