Valenzstrukturen

Valenzstrukturen beschreiben die Anordnung der Valenzelektronen in Molekülen und dienen der Veranschaulichung von Bindungen, Elektronenpaaren und formalen Ladungen. Sie werden vor allem durch Lewis-Diagramme dargestellt und helfen, die Art der Bindungen (Einfach-, Doppel-, Dreifachbindungen) sowie die Verteilung der Elektronenpaare zu beurteilen.

Grundlagen: In Lewis-Strukturen werden Atome durch Symbol und Valenzelektronen durch Punkte oder Striche dargestellt. Bindungen entstehen durch geteilter Elektronenpaare. Die Oktettregel gilt für viele Hauptgruppenelemente; Elemente der dritten Periode und höher können erweiterte Oktets aufweisen. Die formale Ladung ermöglicht es, die Elektronenzuordnung so zu gestalten, dass die Summe der Formalladungen der Struktur der Gesamtladung entspricht.

Resonanzstrukturen: Oft gibt es mehrere gültige Lewis-Strukturen für dasselbe Molekül. Die tatsächliche Struktur ist ein Resonanzhybrid dieser Formen, wodurch die Elektronen delokalisiert sind und sich Eigenschaften wie Stabilität und Reaktivität erklären lassen.

Begrenzungen und Verhältnis zu anderen Theorien: Valenzstrukturen liefern eine anschauliche Klasse von Bindungen, liefern aber kein vollständiges Bild der dreidimensionalen Geometrie oder der Elektronendelokalisation in allen Fällen. Sie ergänzen die Molekülorbitaltheorie, die Elektronen als delokalisiert beschreibt. In der Praxis werden beide Ansätze zur Vorhersage von Reaktivität und Struktur verwendet.

Anwendung und Beispiele: Typische Beispiele sind Wasser (H2O) mit zwei bindenden O–H-Bindungen und zwei freien Elektronenpaaren, Kohlendioxid (CO2) mit zwei Doppelbindungen, sowie Ozon (O3), das durch Resonanzformen beschrieben wird. Valenzstrukturen unterstützen zudem die VSEPR-Theorie bei der Ableitung geometrischer Formen.