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2026-07-27T12:35:37Z

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{{T}}
{{BR}}
= Einleitung =

Die '''Molekülgeometrie''' beschreibt, wie Atome in einem Molekül räumlich angeordnet sind. Eine [[Valenzstrichformel]] zeigt Bindungen und freie Elektronenpaare zunächst in der Ebene. Mit dem '''Elektronenpaarabstoßungsmodell''' beziehungsweise [[VSEPR-Modell]] kannst Du daraus eine räumliche Form ableiten. Die Geometrie hilft Dir, [[Bindungswinkel]], [[Dipol|Dipolmomente]] und viele Stoffeigenschaften zu verstehen.

[[Datei:Molekülgeometrie -EPA -VSEPR.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=UMRvkmq8kAU |500|center}}

{{BR}}
= Lernziele =

Nach diesem aiMOOC kannst Du eine Lewis-Formel auswerten, Elektronendomänen am Zentralatom zählen und die Molekülgestalt mit dem EPA-Modell begründen. Du kannst wichtige Formen an Beispielen erkennen und erklären, weshalb freie Elektronenpaare Bindungswinkel verändern. Außerdem kannst Du die Geometrie mit der Polarität eines Moleküls verbinden und Grenzen des Modells benennen.

{{BR}}
= Von der Lewis-Formel zum räumlichen Modell =

Eine [[Lewis-Formel]] zeigt Valenzelektronen als Punkte oder Striche. Für die Molekülgeometrie betrachtest Du vor allem das '''Zentralatom'''. Dort zählst Du die Bereiche erhöhter Elektronendichte:

# [[Bindendes Elektronenpaar]]: Eine Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindung zählt bei der ersten VSEPR-Näherung als eine Elektronendomäne.
# [[Freies Elektronenpaar]]: Ein nichtbindendes Elektronenpaar am Zentralatom zählt ebenfalls als eine Elektronendomäne.

[[Datei:Methan Lewis.svg|350px|rahmenlos|center]]

Beim Methanmolekül <math>\mathrm{CH_4}</math> besitzt das Kohlenstoffatom vier bindende Elektronenpaare und kein freies Elektronenpaar. Diese vier Domänen richten sich tetraedrisch aus.

{{BR}}
== Das EPA- beziehungsweise VSEPR-Modell ==

Elektronenbereiche stoßen sich ab. Sie ordnen sich um das Zentralatom so an, dass ihr Abstand möglichst groß ist. Das Modell liefert eine '''Näherung''' für die räumliche Gestalt. Freie Elektronenpaare beanspruchen meist mehr Raum als bindende Paare und drücken Bindungen daher etwas zusammen.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=uVk3CRzR238 |500|center}}

[[Datei:VSEPR geometries.PNG|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
== AXE-Schreibweise ==

Die Kurzform <math>\mathrm{AX_mE_n}</math> ordnet Moleküle nach ihrer Elektronenumgebung:

# <math>\mathrm{A}</math> steht für das Zentralatom.
# <math>\mathrm{X}</math> steht für ein gebundenes Atom.
# <math>\mathrm{E}</math> steht für ein freies Elektronenpaar am Zentralatom.

Bei der '''Elektronenpaargeometrie''' werden bindende und freie Elektronenpaare berücksichtigt. Bei der '''Molekülgeometrie''' betrachtet man nur die Positionen der Atome.

{{BR}}
= Grundformen der Molekülgeometrie =

{| class="wikitable"
! Elektronendomänen am Zentralatom
! AXE-Typ
! Molekülgestalt
! Idealer oder typischer Winkel
! Beispiel
|-
| 2
| <math>\mathrm{AX_2}</math>
| linear
| <math>180^\circ</math>
| <math>\mathrm{CO_2}</math>
|-
| 3
| <math>\mathrm{AX_3}</math>
| trigonal-planar
| <math>120^\circ</math>
| <math>\mathrm{BF_3}</math>
|-
| 4
| <math>\mathrm{AX_4}</math>
| tetraedrisch
| <math>109{,}5^\circ</math>
| <math>\mathrm{CH_4}</math>
|-
| 4
| <math>\mathrm{AX_3E}</math>
| trigonal-pyramidal
| etwa <math>107^\circ</math>
| <math>\mathrm{NH_3}</math>
|-
| 4
| <math>\mathrm{AX_2E_2}</math>
| gewinkelt
| etwa <math>104{,}5^\circ</math>
| <math>\mathrm{H_2O}</math>
|-
| 5
| <math>\mathrm{AX_5}</math>
| trigonal-bipyramidal
| <math>90^\circ</math> und <math>120^\circ</math>
| <math>\mathrm{PCl_5}</math>
|-
| 6
| <math>\mathrm{AX_6}</math>
| oktaedrisch
| <math>90^\circ</math>
| <math>\mathrm{SF_6}</math>
|-
| 6
| <math>\mathrm{AX_4E_2}</math>
| quadratisch-planar
| <math>90^\circ</math>
| <math>\mathrm{XeF_4}</math>
|}

{{BR}}
== Linear: Kohlenstoffdioxid ==

Bei <math>\mathrm{CO_2}</math> liegen am Kohlenstoffatom zwei Elektronendomänen vor. Die beiden Doppelbindungen zeigen in entgegengesetzte Richtungen. Das Molekül ist linear.

[[Datei:Carbon dioxide geometry.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
== Trigonal-planar: Bortrifluorid ==

Bei <math>\mathrm{BF_3}</math> umgeben drei Bindungsbereiche das Boratom. Sie liegen in einer Ebene und bilden Winkel von ungefähr <math>120^\circ</math>.

[[Datei:Boron trifluoride.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
== Tetraedrisch: Methan ==

Bei <math>\mathrm{CH_4}</math> verteilen sich vier Bindungsbereiche im Raum. Der ideale Tetraederwinkel beträgt ungefähr <math>109{,}5^\circ</math>.

[[Datei:Methane geometry.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
= Freie Elektronenpaare verändern die Gestalt =

Freie Elektronenpaare sind in einer Lewis-Formel sichtbar, aber sie erscheinen nicht als Atome in der Molekülgestalt. Dennoch beeinflussen sie die Bindungswinkel deutlich.

{{BR}}
== Ammoniak: trigonal-pyramidal ==

Am Stickstoffatom von <math>\mathrm{NH_3}</math> befinden sich drei Bindungspaare und ein freies Elektronenpaar. Die Elektronenpaargeometrie ist tetraedrisch, die sichtbare Molekülgestalt jedoch trigonal-pyramidal.

[[Datei:Ammonia-with-lone-pairs-3D-balls.png|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
== Wasser: gewinkelt ==

Am Sauerstoffatom von <math>\mathrm{H_2O}</math> befinden sich zwei Bindungspaare und zwei freie Elektronenpaare. Dadurch entsteht eine gewinkelte Gestalt. Der H–O–H-Winkel beträgt ungefähr <math>104{,}5^\circ</math>.

[[Datei:Water-with-lone-pairs-3D-balls.png|500px|rahmenlos|center]]

[[Datei:Water-dimensions-from-Greenwood&Earnshaw-2D.png|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=JF4_H4cCN8w |500|center}}

{{BR}}
= Geometrien mit fünf und sechs Elektronendomänen =

Fünf Domänen führen ohne freie Elektronenpaare zur '''trigonal-bipyramidalen''' Anordnung. Dabei gibt es zwei axiale und drei äquatoriale Positionen. Sechs Domänen führen zur '''oktaedrischen''' Anordnung.

[[Datei:Phosphorus-pentachloride-3D-balls.png|500px|rahmenlos|center]]

[[Datei:Sulfur hexafluoride.svg|500px|rahmenlos|center]]

Bei freien Elektronenpaaren können daraus weitere Gestalten entstehen, zum Beispiel eine Wippenform, eine T-Form oder eine quadratisch-planare Form.

{{BR}}
= Molekülgeometrie und Polarität =

Eine polare Bindung besitzt ein Bindungsdipol. Ob das gesamte Molekül ein [[Dipol]] ist, hängt zusätzlich von der räumlichen Anordnung der Bindungen ab. In symmetrischen Molekülen mit gleichen Außenatomen können sich die Bindungsdipole aufheben. Deshalb sind etwa <math>\mathrm{CO_2}</math>, <math>\mathrm{BF_3}</math> und <math>\mathrm{SF_6}</math> trotz polarer Einzelbindungen insgesamt unpolar. Bei gewinkelten oder pyramidal gebauten Molekülen bleibt häufig ein Gesamtdipol erhalten.

[[Datei:Water molecule - structure and dipole moment.png|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
= Vorgehensweise bei Aufgaben =

# [[Lewis-Formel]]: Zeichne die Valenzelektronen und Bindungen.
# [[Zentralatom]]: Bestimme das Atom, um das sich die übrigen Atome anordnen.
# [[Elektronendomäne]]: Zähle Bindungen und freie Elektronenpaare am Zentralatom.
# [[AXE-Methode]]: Ordne das Molekül einem Typ <math>\mathrm{AX_mE_n}</math> zu.
# [[Molekülgestalt]]: Leite die räumliche Form und ungefähre Bindungswinkel ab.
# [[Dipol]]: Prüfe Bindungspolarität und Symmetrie des gesamten Moleküls.

{{BR}}
= Grenzen des VSEPR-Modells =

Das VSEPR-Modell ist ein anschauliches Schulmodell, aber keine vollständige Beschreibung der Elektronenstruktur. Reale Bindungswinkel können von Idealwerten abweichen. Bei Übergangsmetallverbindungen, stark delokalisierten Elektronen oder besonderen Ligandenwechselwirkungen sind Modelle der [[Quantenchemie]] und die [[Molekülorbitaltheorie]] oft geeigneter.

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Welche Aussage beschreibt die Grundidee des VSEPR-Modells?'''
(Elektronendomänen ordnen sich mit möglichst großem Abstand an)
(!Atomkerne ziehen sich gegenseitig möglichst stark an)
(!Alle Moleküle sind grundsätzlich eben)
(!Bindungswinkel hängen nur von der Atommasse ab)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wofür steht A in der AXE-Schreibweise?'''
(Zentralatom)
(!Außenatom)
(!Anzahl der Bindungen)
(!Atommasse)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Gestalt besitzt Kohlenstoffdioxid?'''
(Linear)
(!Gewinkelt)
(!Tetraedrisch)
(!Trigonal-pyramidal)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Gestalt besitzt Bortrifluorid?'''
(Trigonal-planar)
(!Linear)
(!Oktaedrisch)
(!Trigonal-pyramidal)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Gestalt besitzt Methan?'''
(Tetraedrisch)
(!Gewinkelt)
(!Quadratisch-planar)
(!Trigonal-bipyramidal)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Gestalt besitzt Ammoniak?'''
(Trigonal-pyramidal)
(!Trigonal-planar)
(!Linear)
(!Oktaedrisch)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Warum ist das Wassermolekül gewinkelt?'''
(Zwei freie Elektronenpaare beeinflussen die Bindungen)
(!Das Sauerstoffatom besitzt keine Valenzelektronen)
(!Die Wasserstoffatome bilden eine Doppelbindung)
(!Das Molekül enthält sechs Zentralatome)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie wird eine Doppelbindung bei der ersten Bestimmung der Elektronendomänen gezählt?'''
(Als eine Elektronendomäne)
(!Als zwei Zentralatome)
(!Als drei freie Elektronenpaare)
(!Überhaupt nicht)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welches Molekül ist wegen seiner linearen symmetrischen Gestalt insgesamt unpolar?'''
(Kohlenstoffdioxid)
(!Wasser)
(!Ammoniak)
(!Schwefeldioxid)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Gestalt besitzt Schwefelhexafluorid?'''
(Oktaedrisch)
(!Tetraedrisch)
(!Gewinkelt)
(!Trigonal-planar)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| linear || Kohlenstoffdioxid
|-
| trigonal-planar || Bortrifluorid
|-
| tetraedrisch || Methan
|-
| trigonal-pyramidal || Ammoniak
|-
| gewinkelt || Wasser
|-
| trigonal-bipyramidal || Phosphorpentachlorid
|-
| oktaedrisch || Schwefelhexafluorid
|-
| quadratisch-planar || Xenontetrafluorid
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Molekülgestalt
|-
| '''Kohlenstoffdioxid'''
| linear
|-
| '''Bortrifluorid'''
| trigonal-planar
|-
| '''Methan'''
| tetraedrisch
|-
| '''Ammoniak'''
| trigonal-pyramidal
|-
| '''Wasser'''
| gewinkelt
|-
| '''Schwefelhexafluorid'''
| oktaedrisch
|}
{{E}}

<br>
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Zentralatom || Welches Atom steht im Mittelpunkt einer VSEPR-Betrachtung?
|-
| Tetraeder || Wie heißt der geometrische Körper der Methanstruktur?
|-
| Bindungswinkel || Wie heißt der Winkel zwischen zwei Bindungen?
|-
| Lewisformel || Welche Formel zeigt Bindungen und freie Elektronenpaare?
|-
| Elektronenpaar || Was kann bindend oder frei vorliegen?
|-
| Dipolmoment || Welche Größe beschreibt die elektrische Polarität eines Moleküls?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Molekülgeometrie+Chemie </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Die { Molekülgeometrie } beschreibt die räumliche Anordnung der Atome in einem Molekül.
Das VSEPR-Modell beruht auf der { Abstoßung } von Elektronendomänen.
In der AXE-Schreibweise bezeichnet A das { Zentralatom }.
Der Buchstabe X steht für ein { gebundenes } Atom.
Der Buchstabe E steht für ein freies { Elektronenpaar } am Zentralatom.
Eine Mehrfachbindung zählt in der ersten Näherung als eine { Elektronendomäne }.
Kohlenstoffdioxid besitzt eine { lineare } Gestalt.
Methan besitzt eine { tetraedrische } Gestalt.
Ammoniak ist { trigonal-pyramidal } gebaut.
Das Wassermolekül ist wegen seiner freien Elektronenpaare { gewinkelt }.
In einem symmetrischen Molekül können sich Bindungsdipole gegenseitig { aufheben }.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===
# [[Molekülmodell]]: Baue aus Knete und Stäbchen Modelle von Methan und Wasser und fotografiere beide aus zwei Perspektiven.
# [[Formenskizze]]: Zeichne die Formen linear, trigonal-planar, tetraedrisch und gewinkelt mit beschrifteten Bindungswinkeln.
# [[Begriffskarte]]: Erstelle eine Karte mit den Begriffen Zentralatom, Bindungspaar, freies Elektronenpaar und Elektronendomäne.
# [[Molekülvergleich]]: Beschreibe in einem kurzen Text zwei Unterschiede zwischen der Lewis-Formel und einem räumlichen Molekülmodell.

{{BR}}
=== Standard ===
# [[Modellreihe]]: Baue Modelle von Kohlenstoffdioxid, Bortrifluorid, Methan, Ammoniak und Wasser und ordne sie nach der Zahl ihrer Elektronendomänen.
# [[Erklärvideo]]: Produziere ein zweiminütiges Video, in dem Du die AXE-Schreibweise an einem selbst gewählten Molekül erklärst.
# [[Simulation]]: Untersuche mit der PhET-Simulation, wie sich ein zusätzliches freies Elektronenpaar auf die Gestalt auswirkt, und protokolliere Deine Beobachtungen.
# [[Dipolprüfung]]: Vergleiche Kohlenstoffdioxid und Wasser und begründe mithilfe von Pfeilen, weshalb nur eines der Moleküle ein Gesamtdipol ist.

{{BR}}
=== Schwer ===
# [[Unbekanntes Molekül]]: Entwickle eine Anleitung, mit der eine andere Lerngruppe aus einer Lewis-Formel selbstständig die Molekülgestalt bestimmt.
# [[Fachinterview]]: Befrage eine Chemielehrkraft oder eine Person aus einem Labor dazu, wie Molekülstrukturen experimentell oder rechnerisch bestimmt werden.
# [[Modellkritik]]: Recherchiere ein Beispiel, bei dem das VSEPR-Modell nur eingeschränkt funktioniert, und erkläre die Ursache.
# [[Unterrichtsprojekt]]: Plane eine kurze Unterrichtssequenz mit Modellbau, Diagnoseaufgabe und Lernkontrolle zur Molekülgeometrie.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Strukturvergleich]]: Erkläre, warum Methan, Ammoniak und Wasser trotz einer tetraedrischen Elektronenpaaranordnung unterschiedliche Molekülgestalten besitzen.
# [[Vorhersage]]: Leite aus den Lewis-Formeln die Gestalten von Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid ab und begründe den Unterschied.
# [[Polarität]]: Vergleiche Bortrifluorid und Ammoniak. Erkläre, wie Symmetrie und Molekülgestalt das Gesamtdipolmoment beeinflussen.
# [[Modellentwicklung]]: Entwirf ein einfaches räumliches Modell, das freie Elektronenpaare sichtbar macht, und begründe Deine Materialwahl.
# [[AXE-Transfer]]: Ein Molekül besitzt den Typ AX4E2. Leite Elektronenpaargeometrie und Molekülgestalt her und erkläre Deine Entscheidung.
# [[Modellgrenze]]: Beurteile, weshalb ein einfaches Abstoßungsmodell reale Bindungswinkel nicht immer exakt vorhersagt.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen überzeugenden Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:

# eine Lewis-Formel korrekt auswerten kannst.
# bindende und freie Elektronenpaare am Zentralatom unterscheidest.
# die AXE-Schreibweise sicher verwendest.
# Molekülgestalten und ungefähre Bindungswinkel begründet zuordnest.
# Molekülgeometrie mit Symmetrie und Polarität verknüpfst.
# die Aussagekraft und Grenzen des VSEPR-Modells reflektierst.
# Modelle, Skizzen oder digitale Darstellungen fachsprachlich erklärst.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Molek%C3%BClgeometrie </iframe>

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/VSEPR-Modell </iframe>

<iframe> https://phet.colorado.edu/de/simulations/molecule-shapes </iframe>

<br>

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Molekülgeometrie]]'''
# [[Valenzstrichformel]]
# [[VSEPR-Modell]]
# [[Elektronenpaarbindung]]
# [[Bindungswinkel]]
# [[Elektronegativität]]
# [[Dipol]]
# [[Zwischenmolekulare Kräfte]]
# [[Molekülorbitaltheorie]]
|}

[[Kategorie:Chemie]]
[[Kategorie:Molekülgeometrie]]
[[Kategorie:VSEPR-Modell]]
[[Kategorie:Schule]]
[[Kategorie:Klasse 9-10]]
[[Kategorie:Sekundarstufe I]]
[[Kategorie:Sekundarstufe II]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Molekülgeometrie - Chemie - Versionsgeschichte

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