Dieses Quiz als Battle spielen: Deutsch, Klasse 9-10, G-Niveau

Valenzstrichformeln - Chemie

Einleitung

Eine Valenzstrichformel zeigt, wie Atome in einem Molekül durch Elektronenpaare verbunden sind. Sie wird auch Lewis-Formel oder Lewis-Struktur genannt. Ein Strich steht für ein gemeinsames Elektronenpaar. Freie Elektronenpaare gehören nur zu einem Atom.

Mit Valenzstrichformeln kannst Du einfache Moleküle übersichtlich darstellen, die Zahl der Valenzelektronen prüfen und Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindungen erkennen.

Lernziele: Du kannst Valenzelektronen bestimmen, eine Valenzstrichformel schrittweise zeichnen, freie und bindende Elektronenpaare unterscheiden und die Grenzen des Modells erklären.

Grundlagen

Valenzelektronen

Valenzelektronen befinden sich in der äußersten besetzten Elektronenschale. Bei Hauptgruppenelementen lässt sich ihre Zahl meist an der Hauptgruppe ablesen.

Element	Valenzelektronen	Häufige Zahl kovalenter Bindungen
Wasserstoff H	1	1
Kohlenstoff C	4	4
Stickstoff N	5	3
Sauerstoff O	6	2
Chlor Cl	7	1

Bindende und freie Elektronenpaare

Eine Atombindung entsteht, wenn zwei Atome ein Elektronenpaar gemeinsam nutzen. In der Valenzstrichformel gilt:

Ein Bindungsstrich: ein bindendes Elektronenpaar mit zwei Elektronen
Zwei Bindungsstriche: eine Doppelbindung
Drei Bindungsstriche: eine Dreifachbindung
Striche oder Punktpaare am Atom: freie Elektronenpaare

Beim Wasserstoffmolekül teilen zwei Wasserstoffatome ein Elektronenpaar: $H - H$ .

Edelgasregel und Duettregel

Viele Hauptgruppenatome bilden so viele Bindungen, dass ihnen insgesamt acht Außenelektronen zugeordnet werden können. Das nennt man Oktettregel. Wasserstoff strebt dagegen meist zwei Elektronen an; dies wird als Duettregel bezeichnet.

Die Regeln sind nützliche Modelle, besitzen aber Ausnahmen.

Valenzstrichformeln zeichnen

Schritt 1: Valenzelektronen zählen

Addiere alle Valenzelektronen der beteiligten Atome:

$V_{g e s} = \sum V_{i}$

Für Wasser gilt:

$V_{g e s} (H_{2} O) = 2 \cdot 1 + 6 = 8$

Bei einem negativ geladenen Ion wird die Ladungszahl als zusätzliche Elektronenzahl addiert. Bei einem positiv geladenen Ion wird sie abgezogen.

Schritt 2: Atomgerüst festlegen

Lege fest, welches Atom in der Mitte steht. Wasserstoff steht fast immer außen. Häufig wird das weniger elektronegative Atom zum Zentralatom; Kohlenstoff steht in vielen Molekülen in der Mitte.

Schritt 3: Atome mit Einfachbindungen verbinden

Verbinde benachbarte Atome zunächst durch Einfachbindungen. Ziehe für jeden Bindungsstrich zwei Elektronen von der Gesamtzahl ab.

Schritt 4: Übrige Elektronen verteilen

Verteile die restlichen Elektronen zuerst als freie Elektronenpaare an die Außenatome. Prüfe danach das Zentralatom. Wasserstoff soll zwei, viele andere Hauptgruppenatome sollen acht zugeordnete Elektronen erhalten.

Schritt 5: Mehrfachbindungen bilden und prüfen

Erreicht das Zentralatom noch kein Oktett, kann ein freies Elektronenpaar eines Nachbaratoms in eine Doppel- oder Dreifachbindung umgewandelt werden. Prüfe am Ende:

Stimmt die Gesamtzahl der Valenzelektronen?
Erfüllt Wasserstoff die Duettregel?
Erfüllen die übrigen Atome möglichst die Oktettregel?
Sind bei Ionen Ladung und Klammern angegeben?

Beispiele

Wasserstoff und Chlorwasserstoff

Das Molekül $H_{2}$ besitzt eine Einfachbindung. Auch in $H - C l$ liegt eine Einfachbindung vor. Chlor trägt zusätzlich drei freie Elektronenpaare.

Wasser

Wasser besitzt insgesamt acht Valenzelektronen. Sauerstoff bildet zwei O-H-Einfachbindungen und besitzt zwei freie Elektronenpaare.

$H - O - H$

Die Valenzstrichformel zeigt die Elektronenpaare, aber nicht automatisch den tatsächlichen Bindungswinkel des gewinkelten Wassermoleküls.

Methan

Im Methanmolekül $C H_{4}$ bildet Kohlenstoff vier Einfachbindungen zu vier Wasserstoffatomen. Am Kohlenstoff bleiben keine freien Elektronenpaare.

Ammoniak

Im Ammoniakmolekül $N H_{3}$ bildet Stickstoff drei Einfachbindungen. Ein freies Elektronenpaar bleibt am Stickstoff.

Kohlenstoffdioxid

Kohlenstoffdioxid besitzt insgesamt 16 Valenzelektronen:

$V_{g e s} (C O_{2}) = 4 + 2 \cdot 6 = 16$

Die passende Valenzstrichformel enthält zwei Doppelbindungen:

$O = C = O$

Jedes Sauerstoffatom besitzt außerdem zwei freie Elektronenpaare.

Sauerstoff und Stickstoff

Im Sauerstoffmolekül liegt in der einfachen Valenzstrichdarstellung eine Doppelbindung vor: $O = O$ . Im Stickstoffmolekül liegt eine Dreifachbindung vor: $N \equiv N$ .

Formalladungen und mesomere Grenzstrukturen

Eine Formalladung hilft bei der Auswahl einer sinnvollen Valenzstrichformel:

$F o r m a l l a d u n g = V - f r e i e E l e k t r o n e n - \frac{1}{2} B i n d u n g s e l e k t r o n e n$

Dabei ist $V$ die Zahl der Valenzelektronen des freien Atoms. Häufig sind Strukturen günstig, in denen die Formalladungen klein sind.

Bei manchen Teilchen reichen mehrere Valenzstrichformeln zur Beschreibung aus. Diese nennt man mesomere Grenzstrukturen. Das Nitrat-Ion ist ein Beispiel. Die reale Elektronenverteilung ist nicht einfach eine einzelne Grenzstruktur.

Grenzen des Modells

Die Valenzstrichformel ist ein zweidimensionales Modell. Sie zeigt vor allem Bindungen und freie Elektronenpaare, aber nicht vollständig:

die räumliche Molekülgeometrie
genaue Bindungswinkel und Bindungslängen
delokalisierte Elektronen
das magnetische Verhalten bestimmter Moleküle
alle Ausnahmen von der Oktettregel

Für den räumlichen Bau kann das VSEPR-Modell genutzt werden. Für genauere Erklärungen werden unter anderem Orbitalmodelle und quantenchemische Modelle benötigt.

Merksätze

Merksatz	Bedeutung
Ein Strich entspricht zwei Elektronen.	Er stellt ein bindendes Elektronenpaar dar.
Freie Elektronenpaare werden am Atom eingezeichnet.	Sie beeinflussen häufig die Molekülgestalt.
Wasserstoff bildet meist eine Bindung.	Damit erreicht es zwei Elektronen.
Kohlenstoff bildet häufig vier Bindungen.	Damit erreicht es meist ein Oktett.
Nach dem Zeichnen wird nachgezählt.	Gesamtzahl, Duett, Oktett und Ladung müssen geprüft werden.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was stellt ein einzelner Bindungsstrich dar? (Ein gemeinsames Elektronenpaar) (!Ein einzelnes Proton) (!Ein freies Neutronenpaar) (!Eine vollständige Elektronenschale)

Welche Elektronen werden in einer Valenzstrichformel besonders betrachtet? (Valenzelektronen) (!Kernelektronen) (!Neutronen) (!Protonen)

Wie viele Elektronen strebt Wasserstoff in vielen Verbindungen an? (Zwei Elektronen) (!Vier Elektronen) (!Sechs Elektronen) (!Acht Elektronen)

Wie viele Valenzelektronen besitzt ein neutrales Sauerstoffatom? (Sechs) (!Zwei) (!Vier) (!Acht)

Wie viele Valenzelektronen hat ein Wassermolekül insgesamt? (Acht) (!Vier) (!Sechs) (!Zehn)

Wie viele freie Elektronenpaare besitzt Sauerstoff in der üblichen Valenzstrichformel von Wasser? (Zwei) (!Keines) (!Eines) (!Drei)

Welche Bindungen enthält die übliche Valenzstrichformel von Kohlenstoffdioxid? (Zwei Doppelbindungen) (!Vier Einfachbindungen) (!Eine Dreifachbindung) (!Zwei Dreifachbindungen)

Welche Bindung liegt im Stickstoffmolekül vor? (Eine Dreifachbindung) (!Eine Einfachbindung) (!Eine Doppelbindung) (!Keine Bindung)

Was geschieht bei einem negativ geladenen Ion beim Zählen der Valenzelektronen? (Die Ladungszahl wird als Elektronenzahl addiert) (!Die Ladungszahl wird immer verdoppelt) (!Alle freien Elektronen werden entfernt) (!Die Protonenzahl wird addiert)

Was kann eine Valenzstrichformel allein nicht zuverlässig zeigen? (Die genaue räumliche Molekülgestalt) (!Die Elementsymbole) (!Die Bindungsstriche) (!Die freien Elektronenpaare)

Memory

Bindungsstrich	bindendes Elektronenpaar
Punktpaar	freies Elektronenpaar
Wasserstoff	Duettregel
Kohlenstoff	vier häufige Bindungen
Kohlenstoffdioxid	zwei Doppelbindungen
Stickstoffmolekül	Dreifachbindung

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Elektronenzahl bestimmen	Valenzelektronen addieren
Atomgerüst zeichnen	Zentralatom festlegen
Einfachbindungen setzen	Atome zuerst verbinden
Elektronen verteilen	freie Paare ergänzen
Struktur kontrollieren	Duett Oktett und Ladung prüfen

Kreuzworträtsel

Elektronenpaar	Was stellt ein Bindungsstrich dar?
Valenzelektronen	Wie heißen die Elektronen der äußersten besetzten Schale?
Oktettregel	Welche Regel beschreibt häufig acht zugeordnete Außenelektronen?
Doppelbindung	Welche Bindungsart besteht aus zwei Bindungsstrichen?
Ammoniak	Welches Molekül besitzt drei N-H-Bindungen und ein freies Elektronenpaar?
Methan	Welches Molekül besitzt vier C-H-Einfachbindungen?

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Lückentext

Eine Valenzstrichformel stellt vor allem die

eines Moleküls dar. Ein Bindungsstrich entspricht einem

. Elektronenpaare, die nur zu einem Atom gehören, heißen

. Wasserstoff folgt meist der

. Viele Hauptgruppenatome erreichen in einfachen Molekülen ein

. Vor dem Zeichnen wird die gesamte Zahl der

bestimmt. Bei Wasser bildet Sauerstoff zwei

. In Kohlenstoffdioxid liegen zwei

vor. Im Stickstoffmolekül findet man eine

. Die genaue räumliche Gestalt wird mit der Valenzstrichformel nur

dargestellt.

Offene Aufgaben

Leicht

Valenzelektronen-Karten: Gestalte Lernkarten für H, C, N, O, F und Cl mit Elementsymbol, Zahl der Valenzelektronen und typischer Bindungszahl.
Molekül-Puzzle: Lege aus Papierkreisen und Papierstreifen die Moleküle H₂, HCl, H₂O und CH₄.
Fehlersuche in Lewis-Formeln: Erfinde drei fehlerhafte Valenzstrichformeln und markiere anschließend die Fehler.
Chemie-Merksatz: Formuliere einen eigenen Merksatz zu Bindungsstrichen und freien Elektronenpaaren.

Standard

Valenzstrichformel-Plakat: Erstelle ein Plakat mit der Schrittfolge für H₂O, NH₃ und CO₂.
Erklärvideo zur Lewis-Formel: Produziere ein kurzes Video, in dem Du die Valenzstrichformel eines selbst gewählten Moleküls zeichnest.
Molekülvergleich: Vergleiche CH₄, NH₃ und H₂O hinsichtlich Bindungen und freier Elektronenpaare.
Modellkritik Chemie: Erkläre an Wasser, welche Informationen eine Valenzstrichformel zeigt und welche sie nicht zeigt.

Schwer

Formalladungsanalyse: Zeichne zwei mögliche Strukturen eines Molekül-Ions und vergleiche ihre Formalladungen.
Mesomerie-Modell: Stelle die Grenzstrukturen des Nitrat-Ions als Kartenmodell dar und erkläre, warum keine einzelne Karte die reale Elektronenverteilung vollständig zeigt.
Molekülgeometrie-Projekt: Verbinde Valenzstrichformeln mit dem VSEPR-Modell und baue räumliche Modelle von CO₂, CH₄, NH₃ und H₂O.
Chemie-Interview: Befrage eine Chemielehrkraft oder eine Person aus einem chemischen Beruf zur Bedeutung und zu den Grenzen von Strukturformeln.

Lernkontrolle

Struktur begründen: Leite die Valenzstrichformel von Ammoniak aus der Zahl der Valenzelektronen ab und begründe jeden Zeichenschritt.
Fehleranalyse: Eine Zeichnung von Kohlenstoffdioxid enthält nur Einfachbindungen. Erkläre, warum diese Darstellung problematisch ist, und verbessere sie.
Modellvergleich: Vergleiche Valenzstrichformel und Kugel-Stab-Modell von Wasser hinsichtlich Aussagekraft und Grenzen.
Transfer auf ein Ion: Beschreibe, wie sich das Zählen der Valenzelektronen bei einem positiv oder negativ geladenen Teilchen verändert.
Unbekanntes Molekül: Ein Zentralatom besitzt fünf Valenzelektronen, bildet drei Einfachbindungen und trägt ein freies Elektronenpaar. Leite mögliche Eigenschaften der Valenzstrichformel ab.
Mehrfachbindung erklären: Begründe, weshalb im Stickstoffmolekül eine Dreifachbindung sinnvoller ist als eine Einfachbindung.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:

Valenzelektronen aus dem Periodensystem ableiten kannst.
die Gesamtzahl der Valenzelektronen korrekt berechnest.
Atomgerüst, Bindungen und freie Elektronenpaare sinnvoll einzeichnest.
Duettregel, Oktettregel und Ladungen prüfst.
Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen unterscheidest.
Formalladungen bei einfachen Beispielen nachvollziehst.
Möglichkeiten und Grenzen der Valenzstrichformel erklärst.
Deine Lösung verständlich begründest.

OERs zum Thema

Verknüpfte Lernbereiche

Valenzstrichformeln - Chemie

aiMOOC-Projekte

Schulfach+

Prüfungsliteratur 2026
Bundesland	Bücher	Kurzbeschreibung
Baden-Württemberg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Mittlere Reife Der Markisenmann - Jan Weiler oder Als die Welt uns gehörte - Liz Kessler Ein Schatten wie ein Leopard - Myron Levoy oder Pampa Blues - Rolf Lappert	Abitur Dorfrichter-Komödie über Wahrheit/Schuld; Roman über einen Ort und deutsche Geschichte. Mittlere Reife Wahllektüren (Roadtrip-Vater-Sohn / Jugendroman im NS-Kontext / Coming-of-age / Provinzroman).
Bayern	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Lustspiel über Machtmissbrauch und Recht; Roman als Zeitschnitt deutscher Geschichte an einem Haus/Grundstück.
Berlin/Brandenburg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Der Biberpelz - Gerhart Hauptmann Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Gerichtskomödie; soziales Drama um Ausbeutung/Armut; Komödie/Satire um Diebstahl und Obrigkeit; Roman über Erinnerungsräume und Umbrüche.
Bremen	Abitur Nach Mitternacht - Irmgard Keun Mario und der Zauberer - Thomas Mann Emilia Galotti - Gotthold Ephraim Lessing oder Miss Sara Sampson - Gotthold Ephraim Lessing	Abitur Roman in der NS-Zeit (Alltag, Anpassung, Angst); Novelle über Verführung/Massenpsychologie; bürgerliche Trauerspiele (Moral, Macht, Stand).
Hamburg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Das kunstseidene Mädchen - Irmgard Keun	Abitur Justiz-/Machtkritik als Komödie; Großstadtroman der Weimarer Zeit (Rollenbilder, Aufstiegsträume, soziale Realität).
Hessen	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Der Prozess - Franz Kafka	Abitur Gerichtskomödie; Fragmentdrama über Gewalt/Entmenschlichung; Erinnerungsroman über deutsche Brüche; moderner Roman über Schuld, Macht und Bürokratie.
Niedersachsen	Abitur Der zerbrochene Krug - Heinrich von Kleist Das kunstseidene Mädchen - Irmgard Keun Die Marquise von O. - Heinrich von Kleist Über das Marionettentheater - Heinrich von Kleist	Abitur Schwerpunkt auf Drama/Roman sowie Kleist-Prosatext und Essay (Ehre, Gewalt, Unschuld; Ästhetik/„Anmut“).
Nordrhein-Westfalen	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Komödie über Wahrheit und Autorität; Roman als literarische „Geschichtsschichtung“ an einem Ort.
Saarland	Abitur Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Furor - Lutz Hübner und Sarah Nemitz Bahnwärter Thiel - Gerhart Hauptmann	Abitur Erinnerungsroman an einem Ort; zeitgenössisches Drama über Eskalation/Populismus; naturalistische Novelle (Pflicht/Überforderung/Abgrund).
Sachsen (berufliches Gymnasium)	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Irrungen, Wirrungen - Theodor Fontane Der gute Mensch von Sezuan - Bertolt Brecht Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Der Trafikant - Robert Seethaler	Abitur Mischung aus Klassiker-Drama, sozialem Drama, realistischem Roman, epischem Theater und Gegenwarts-/Erinnerungsroman; zusätzlich Coming-of-age im historischen Kontext.
Sachsen-Anhalt	Abitur (keine fest benannte landesweite Pflichtlektüre veröffentlicht; Themenfelder)	Abitur Schwerpunktsetzung über Themenfelder (u. a. Literatur um 1900; Sprache in politisch-gesellschaftlichen Kontexten), ohne feste Einzeltitel.
Schleswig-Holstein	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Recht/Gerechtigkeit und historische Tiefenschichten eines Ortes – umgesetzt über Drama und Gegenwartsroman.
Thüringen	Abitur (keine fest benannte landesweite Pflichtlektüre veröffentlicht; Orientierung am gemeinsamen Aufgabenpool)	Abitur In der Praxis häufig Orientierung am gemeinsamen Aufgabenpool; landesweite Einzeltitel je nach Vorgabe/Handreichung nicht einheitlich ausgewiesen.
Mecklenburg-Vorpommern	Abitur (Quelle aktuell technisch nicht abrufbar; Beteiligung am gemeinsamen Aufgabenpool bekannt)	Abitur Land beteiligt sich am länderübergreifenden Aufgabenpool; konkrete, veröffentlichte Einzeltitel konnten hier nicht ausgelesen werden.
Rheinland-Pfalz	Abitur (keine landesweit einheitliche Pflichtlektüre; schulische Auswahl)	Abitur Keine landesweite Einheitsliste; Auswahl kann schul-/kursbezogen erfolgen.