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

Das EPA-Modell - Chemie

Einleitung

Das EPA-Modell - Chemie erklärt, warum Moleküle bestimmte räumliche Formen besitzen. EPA bedeutet Elektronenpaarabstoßungsmodell. International wird meist die Abkürzung VSEPR verwendet: Valence Shell Electron Pair Repulsion. Das Modell geht davon aus, dass sich Elektronenbereiche am Zentralatom gegenseitig abstoßen und deshalb möglichst weit voneinander entfernt anordnen.

Mit dem EPA-Modell kannst Du aus einer Lewis- bzw. Valenzstrichformel die ungefähre Molekülgeometrie ableiten. Das ist wichtig, weil die räumliche Form unter anderem die Polarität, Löslichkeit und Reaktivität eines Moleküls beeinflussen kann.

Lernziele

Nach diesem aiMOOC kannst Du die Grundidee des EPA-Modells erklären, Elektronenbereiche am Zentralatom zählen, einfache Molekülformen vorhersagen und den Einfluss freier Elektronenpaare auf Bindungswinkel beschreiben. Außerdem kannst Du das Modell auf Beispiele wie Kohlenstoffdioxid, Methan, Ammoniak und Wasser anwenden.

Grundlagen

Elektronenpaare stoßen sich ab

Elektronen sind negativ geladen. Elektronenbereiche in der Valenzschale eines Zentralatoms beeinflussen sich daher gegenseitig. Im EPA-Modell wird angenommen: Sie ordnen sich so an, dass ihre Abstoßung möglichst klein und ihr Abstand möglichst groß wird.

Ein Elektronenbereich kann sein:

Bindendes Elektronenpaar: Es bildet eine Bindung zwischen dem Zentralatom und einem weiteren Atom.
Freies Elektronenpaar: Es gehört zum Zentralatom, ist aber nicht an einer Bindung beteiligt.
Mehrfachbindung: Eine Doppel- oder Dreifachbindung wird bei der grundlegenden Formbestimmung als ein Elektronenbereich gezählt.

Freie Elektronenpaare beanspruchen am Zentralatom meist mehr Raum als bindende Elektronenpaare. Deshalb drücken sie Bindungen stärker zusammen und verkleinern häufig den Bindungswinkel zwischen den gebundenen Atomen.

Die AXE-Schreibweise

Die Kurzschreibweise $A X_{n} E_{m}$ hilft beim Ordnen:

A steht für das Zentralatom.
X steht für gebundene Atome oder Atomgruppen.
E steht für freie Elektronenpaare am Zentralatom.

Beispiel: Wasser wird als $A X_{2} E_{2}$ beschrieben. Das Sauerstoffatom ist das Zentralatom, zwei Wasserstoffatome sind gebunden und zwei freie Elektronenpaare liegen am Sauerstoff vor.

Vorgehen in fünf Schritten

Zeichne eine korrekte Lewis-Formel.
Bestimme das Zentralatom.
Zähle Bindungsbereiche und freie Elektronenpaare am Zentralatom.
Ordne alle Elektronenbereiche mit möglichst großem Abstand an.
Benenne die Molekülform nur nach der Lage der Atome; freie Elektronenpaare werden bei der Formbezeichnung nicht als Atome mitgezählt.

Grundformen ohne freie Elektronenpaare

Zwei Elektronenbereiche: linear

Bei zwei Elektronenbereichen liegen beide auf einer geraden Linie. Der ideale Bindungswinkel beträgt $18 0^{\circ}$ . Kohlenstoffdioxid ist ein typisches Beispiel: Am Kohlenstoffatom werden die beiden Doppelbindungen jeweils als ein Bereich gezählt.

Typ: $A X_{2}$
Beispiel: $C O_{2}$
Form: linear

Drei Elektronenbereiche: trigonal-planar

Drei Elektronenbereiche liegen in einer Ebene und zeigen zu den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks. Der ideale Winkel beträgt $12 0^{\circ}$ .

Typ: $A X_{3}$
Beispiel: $B F_{3}$
Form: trigonal-planar

Vier Elektronenbereiche: tetraedrisch

Vier Elektronenbereiche richten sich zu den Ecken eines Tetraeders aus. Der ideale Tetraederwinkel beträgt ungefähr $109, 5^{\circ}$ .

Typ: $A X_{4}$
Beispiel: $C H_{4}$
Form: tetraedrisch

Der Einfluss freier Elektronenpaare

Ammoniak: trigonal-pyramidal

Am Stickstoffatom des Ammoniakmoleküls befinden sich drei Bindungsbereiche und ein freies Elektronenpaar. Die vier Elektronenbereiche sind grundsätzlich tetraedrisch angeordnet. Da das freie Elektronenpaar nicht als Atom sichtbar ist, ergibt sich für die Atome eine trigonal-pyramidale Form. Der H–N–H-Winkel liegt bei ungefähr $10 7^{\circ}$ .

Typ: $A X_{3} E$
Beispiel: $N H_{3}$
Form: trigonal-pyramidal

Wasser: gewinkelt

Am Sauerstoffatom des Wassermoleküls befinden sich zwei Bindungsbereiche und zwei freie Elektronenpaare. Auch hier liegt eine tetraedrische Anordnung der vier Elektronenbereiche zugrunde. Die sichtbare Molekülform ist jedoch gewinkelt. Der H–O–H-Winkel beträgt ungefähr $104, 5^{\circ}$ .

Typ: $A X_{2} E_{2}$
Beispiel: $H_{2} O$
Form: gewinkelt

Erweiterte Grundformen

Für viele schulische Aufgaben genügen zwei bis vier Elektronenbereiche. Bei geeigneten Zentralatomen können jedoch auch fünf oder sechs Bereiche betrachtet werden.

Fünf Elektronenbereiche: trigonal-bipyramidal

Bei fünf Elektronenbereichen liegen drei Positionen in einer Ebene und zwei darüber beziehungsweise darunter. Die idealen Winkel betragen $12 0^{\circ}$ in der Ebene und $9 0^{\circ}$ zwischen axialen und äquatorialen Positionen.

Typ: $A X_{5}$
Beispiel: gasförmiges $P C l_{5}$
Form: trigonal-bipyramidal

Sechs Elektronenbereiche: oktaedrisch

Sechs Elektronenbereiche zeigen zu den Ecken eines Oktaeders. Benachbarte Bindungen bilden ideale Winkel von $9 0^{\circ}$ .

Typ: $A X_{6}$
Beispiel: $S F_{6}$
Form: oktaedrisch

Übersicht

Elektronenbereiche	AXE-Typ	Molekülform	Idealwinkel	Beispiel
zwei	$A X_{2}$	linear	$18 0^{\circ}$	$C O_{2}$
drei	$A X_{3}$	trigonal-planar	$12 0^{\circ}$	$B F_{3}$
vier	$A X_{4}$	tetraedrisch	$109, 5^{\circ}$	$C H_{4}$
vier	$A X_{3} E$	trigonal-pyramidal	ungefähr $10 7^{\circ}$	$N H_{3}$
vier	$A X_{2} E_{2}$	gewinkelt	ungefähr $104, 5^{\circ}$	$H_{2} O$
fünf	$A X_{5}$	trigonal-bipyramidal	$9 0^{\circ}$ und $12 0^{\circ}$	$P C l_{5}$
sechs	$A X_{6}$	oktaedrisch	$9 0^{\circ}$	$S F_{6}$

Molekülform und Polarität

Das EPA-Modell liefert die räumliche Form. Um zu entscheiden, ob ein Molekül ein Dipolmolekül ist, musst Du zusätzlich die Polarität der Bindungen und die räumliche Anordnung ihrer Bindungsdipole betrachten.

Bei linearem $C O_{2}$ sind die C–O-Bindungen polar, aber ihre Dipolmomente wirken in entgegengesetzte Richtungen und heben sich auf. Das Molekül ist insgesamt unpolar. Beim gewinkelten $H_{2} O$ heben sich die Bindungsdipole nicht auf. Wasser ist deshalb ein Dipolmolekül.

Aussagekraft und Grenzen

Das EPA-Modell ist ein qualitatives Modell. Es eignet sich besonders gut, um die ungefähre Form vieler einfacher Moleküle und mehratomiger Ionen vorherzusagen. Es liefert jedoch nicht automatisch genaue Bindungslängen oder exakte Winkel.

Bei Übergangsmetallverbindungen, stark delokalisierten Elektronensystemen oder besonderen Ligandeneinflüssen kann das Modell unzureichend sein. Dann werden weiterführende Modelle wie die Molekülorbitaltheorie benötigt.

Merksatz: Zähle die Elektronenbereiche am Zentralatom und ordne sie mit größtmöglichem Abstand an. Freie Elektronenpaare brauchen besonders viel Raum.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Grundidee nutzt das EPA-Modell? (Elektronenbereiche ordnen sich mit möglichst großem Abstand an) (!Atomkerne ziehen sich gegenseitig an) (!Alle Moleküle sind flach) (!Bindungen besitzen immer denselben Winkel)

Welche Form entsteht bei zwei Elektronenbereichen am Zentralatom? (linear) (!gewinkelt) (!tetraedrisch) (!oktaedrisch)

Welcher Idealwinkel gehört zur trigonal-planaren Anordnung? (120 Grad) (!90 Grad) (!104 Komma 5 Grad) (!180 Grad)

Welche Grundform besitzen vier gleichwertige Elektronenbereiche? (tetraedrisch) (!linear) (!trigonal-planar) (!quadratisch-planar)

Wie werden Doppelbindungen bei der grundlegenden Bereichszählung behandelt? (als ein Elektronenbereich) (!als zwei Zentralatome) (!als zwei freie Elektronenpaare) (!als drei Elektronenbereiche)

Welche Molekülform besitzt Methan? (tetraedrisch) (!gewinkelt) (!trigonal-pyramidal) (!linear)

Welche Molekülform besitzt Ammoniak? (trigonal-pyramidal) (!trigonal-planar) (!linear) (!oktaedrisch)

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

Was bedeutet E in der AXE-Schreibweise? (freies Elektronenpaar am Zentralatom) (!Elementsymbol des Zentralatoms) (!elektrische Ladung des Moleküls) (!Energie der Bindung)

Welche Aussage beschreibt eine Grenze des EPA-Modells? (Es liefert nicht immer exakte Bindungswinkel) (!Es kann niemals Molekülformen vorhersagen) (!Es gilt nur für einzelne Atome) (!Es ersetzt die Lewis-Formel vollständig)

Memory

linear	Kohlenstoffdioxid
trigonal-planar	Bortrifluorid
tetraedrisch	Methan
trigonal-pyramidal	Ammoniak
gewinkelt	Wasser
trigonal-bipyramidal	Phosphorpentachlorid
oktaedrisch	Schwefelhexafluorid

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Molekül
linear	Kohlenstoffdioxid
trigonal-planar	Bortrifluorid
tetraedrisch	Methan
trigonal-pyramidal	Ammoniak
gewinkelt	Wasser

Kreuzworträtsel

Abstossung	Welche Wechselwirkung zwischen Elektronenbereichen ist die Grundidee des EPA-Modells?
Zentralatom	Wie heißt das Atom, um das die Elektronenbereiche gezählt werden?
Tetraeder	Welcher geometrische Körper beschreibt vier gleichwertige Elektronenbereiche?
Elektronenpaar	Was kann bindend oder frei am Zentralatom vorkommen?
Pyramide	Welcher Körper steckt im Namen der Form von Ammoniak?
Bindungswinkel	Welche Größe beschreibt den Winkel zwischen zwei Bindungen?

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Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Molekülsteckbrief: Erstelle einen Steckbrief zu einem der Moleküle CO2, BF3, CH4, NH3 oder H2O. Nenne AXE-Typ, Form und Bindungswinkel.
Molekülmodell bauen: Baue aus Knete und Stäbchen ein Modell von Methan und fotografiere es aus zwei Blickrichtungen.
Formen skizzieren: Zeichne die fünf Grundbeispiele aus der Übersicht räumlich und kennzeichne das Zentralatom.
Merksatz gestalten: Entwirf eine Lernkarte, die das Vorgehen des EPA-Modells in eigenen Worten zusammenfasst.

Standard

Lewis-Formel und Raumstruktur: Zeichne die Lewis-Formeln von CO2, NH3 und H2O und leite daraus schrittweise die Molekülformen ab.
Bindungswinkel vergleichen: Vergleiche Methan, Ammoniak und Wasser. Erkläre, weshalb die Winkel in dieser Reihenfolge kleiner werden.
Erklärvideo: Produziere ein höchstens dreiminütiges Video, in dem Du an einem selbst gebauten Modell die Begriffe A, X und E erklärst.
Molekülgalerie: Recherchiere vier weitere Moleküle, ordne sie EPA-Grundformen zu und dokumentiere Deine Quellen.

Schwer

Polarität analysieren: Untersuche CO2, BF3, NH3 und H2O auf Bindungspolarität und Gesamtdipol. Begründe mit der Molekülgeometrie.
Modellkritik: Finde ein Beispiel, bei dem das EPA-Modell nur eingeschränkt funktioniert, und erläutere, welche Zusatzinformationen benötigt werden.
Simulation auswerten: Nutze eine digitale Molekülgeometrie-Simulation, variiere Bindungen und freie Elektronenpaare und protokolliere mindestens sechs Beobachtungen.
Unterrichtsexperiment entwickeln: Plane eine kurze Unterrichtsdemonstration mit Luftballons oder Modellbauteilen, die Elektronenpaarabstoßung veranschaulicht. Bewerte auch die Grenzen Deiner Analogie.

Lernkontrolle

Strukturvorhersage: Ein Zentralatom besitzt drei Bindungsbereiche und ein freies Elektronenpaar. Leite die Anordnung aller Elektronenbereiche und die sichtbare Molekülform her.
Fehleranalyse: Eine Schülerin behauptet, Wasser müsse linear sein, weil es zwei O–H-Bindungen besitzt. Widerlege die Aussage schrittweise.
Vergleich: Erkläre, warum CH4, NH3 und H2O trotz jeweils vier Elektronenbereichen unterschiedliche Molekülformen und Bindungswinkel besitzen.
Transfer auf Polarität: Entscheide für ein lineares AX2-Molekül mit zwei gleichartigen polaren Bindungen, ob ein Gesamtdipol zu erwarten ist. Begründe räumlich.
Modellanwendung: Leite für ein unbekanntes AX3-Molekül ohne freie Elektronenpaare Form und Idealwinkel ab und beschreibe, welche Information für eine Aussage zur Polarität noch fehlt.
Modellgrenze: Formuliere eine Untersuchung, mit der Du prüfen könntest, wie genau eine EPA-Vorhersage mit experimentell bestimmten Bindungswinkeln übereinstimmt.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:

eine Lewis-Formel lesen und das Zentralatom bestimmen kannst,
bindende und freie Elektronenbereiche korrekt zählst,
die AXE-Schreibweise sicher verwendest,
Molekülformen und ungefähre Bindungswinkel begründet vorhersagst,
den Einfluss freier Elektronenpaare erklärst,
Molekülgeometrie und Polarität miteinander verknüpfst,
Möglichkeiten und Grenzen des EPA-Modells reflektierst.

OERs zum Thema

Freie Simulation

Die interaktive PhET-Simulation Molekülgeometrie ermöglicht es Dir, Bindungen und freie Elektronenpaare zu verändern und die räumliche Wirkung direkt zu beobachten.

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Verknüpfte Lernbereiche

EPA-Modell

aiMOOC-Projekte

Schulfach+

Prüfungsliteratur 2026
Bundesland	Bücher	Kurzbeschreibung
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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.