Kovalente Bindung und MolekĂŒlgeometrie

Covalent Bonding and Molecular Geometry

Chemie Klasse 11 15 Aufgaben
BindungenKovalentMolekĂŒlgeometrieKerncurriculum

Warum ist Wasser gewinkelt, CO₂ aber linear? Die Kinder bestimmen MolekĂŒlgeometrien mit dem Elektronenpaarabstoßungsmodell (freie Elektronenpaare zĂ€hlen mit), erkennen polare Bindungen ĂŒber die ElektronegativitĂ€t und schließen von der Geometrie auf polare oder unpolare MolekĂŒle — und damit auf hydrophil, lipophil und amphiphil. Anwendung: Speiseöl und Wasser, fettlösliche Vitamine, Seife als Amphiphil. Dokumentierte Fehlvorstellung: eine polare Bindung mache das ganze MolekĂŒl polar (CO₂ als Gegenbeispiel). Bereitet funktionelle Gruppen, Tenside und Chromatographie vor.

Voraussetzungen (2)

Ionische Bindung
Klasse 11
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Atommodell nach Dalton und Periodensystem
Klasse 8
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Ermöglicht (1)

Organische Chemie – Grundlagen
Klasse 11
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Leicht
Multiple Choice #1 15s ▶ Testen

Was ist eine kovalente Bindung?

  • ● Zwei Nichtmetallatome teilen sich ein oder mehrere Elektronenpaare.
  • ○ Ein Metallatom gibt Elektronen an ein Nichtmetall ab.
  • ○ Metallatome teilen sich delokalisierte Elektronen.
  • ○ Ionen lagern sich zu einem Gitter zusammen.
Bei der kovalenten Bindung (Elektronenpaarbindung) teilen sich zwei Atome Elektronenpaare, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen.
Wahr / Falsch #2 10s ▶ Testen

In einem WassermolekĂŒl (H₂O) liegt eine kovalente Bindung zwischen Sauerstoff und Wasserstoff vor.

✓ Wahr
Richtig. Im H₂O-MolekĂŒl teilen sich O und H Elektronenpaare. Es gibt zwei bindende und zwei freie Elektronenpaare am Sauerstoff.
LĂŒckentext #3 15s ▶ Testen

Die Geometrie des WassermolekĂŒls ist ___ (nicht linear), da die freien Elektronenpaare die bindenden Paare abstoßen.

✓ Antwort: gewinkelt
H₂O hat eine gewinkelte Struktur (Bindungswinkel ca. 104,5°), weil die zwei freien Elektronenpaare am Sauerstoff die bindenden Paare zusammendrĂŒcken.
Multiple Choice #4 15s ▶ Testen

Welche Darstellungsform zeigt die dreidimensionale Anordnung der Atome im Raum am besten?

  • ● 3D-Kalottenmodell oder Computersimulation
  • ○ Summenformel
  • ○ VerhĂ€ltnisformel
  • ○ Reaktionsgleichung
3D-Modelle (Kugel-Stab, Kalotten) und Computersimulationen zeigen Bindungswinkel und rÀumliche Anordnung. Summen- und VerhÀltnisformeln geben nur die Zusammensetzung an.
Wahr / Falsch #5 15s ▶ Testen

CO₂ hat eine lineare MolekĂŒlgeometrie.

✓ Wahr
Richtig. In CO₂ hat der zentrale Kohlenstoff zwei Doppelbindungen zu je einem Sauerstoff, keine freien Elektronenpaare → linearer Bindungswinkel von 180°.
Multiple Choice #6 12s ▶ Testen

Welcher Teil des Ethanol-MolekĂŒls CH₃–CH₂–OH ist hydrophil?

  • ○ Die CH₃-Gruppe
  • ● Die OH-Gruppe
  • ○ Die C–C-Bindung
Hydrophil („wasserliebend“) ist ein MolekĂŒlteil, der sich gut mit Wasser vertrĂ€gt. Die OH-Gruppe ist stark polar (O ist viel elektronegativer als H) und kann WasserstoffbrĂŒcken zu WassermolekĂŒlen bilden – deshalb mischt sich Ethanol mit Wasser. Die CH₃-Gruppe und die C–C-Bindung sind unpolar, also lipophil.
LĂŒckentext #7 10s ▶ Testen

Stoffe, die sowohl einen hydrophilen als auch einen lipophilen Teil besitzen, heißen ___.

✓ Antwort: amphiphil
Amphiphile Stoffe (z. B. Seife, Tenside) haben einen polaren (hydrophilen) und einen unpolaren (lipophilen) MolekĂŒlteil.
Zahleneingabe #8 15s ▶ Testen

Methan (CH₄) hat eine tetraedrische Geometrie. Wie groß ist der Bindungswinkel H–C–H in Grad (auf ganze Grad)?

✓ Antwort: 109
Im idealen Tetraeder betrĂ€gt der Bindungswinkel 109,5° ≈ 109°. Die vier bindenden Elektronenpaare stoßen sich gleichmĂ€ĂŸig ab.
Multiple Choice #9 20s ▶ Testen

Welches dieser MolekĂŒle ist insgesamt unpolar, obwohl seine Bindungen polar sind?

  • ○ NH₃
  • ○ CH₂Cl₂
  • ● BF₃
Ein MolekĂŒl ist unpolar, wenn sich die Dipole seiner polaren Bindungen wegen der Geometrie gegenseitig aufheben. BF₃ ist eben und dreieckig gebaut (Winkel 120°): Die drei B–F-Dipole heben sich auf. NH₃ hat ein freies Elektronenpaar und ist pyramidal – trotz Ă€hnlicher Formel polar. CH₂Cl₂ ist zwar tetraedrisch, trĂ€gt aber zwei verschiedene Arten von Bindungen, die sich nicht aufheben.
Wahr / Falsch #10 10s ▶ Testen

Eine Doppelbindung besteht aus zwei gemeinsamen Elektronenpaaren.

✓ Wahr
Richtig. Eine Einfachbindung = 1 Elektronenpaar, Doppelbindung = 2, Dreifachbindung = 3 Elektronenpaare.
LĂŒckentext #11 10s ▶ Testen

Die polare Atombindung in HCl entsteht, weil Chlor eine höhere ___ hat als Wasserstoff.

✓ Antwort: ElektronegativitĂ€t
Chlor zieht das Bindungselektronenpaar stÀrker an als Wasserstoff (EN(Cl) > EN(H)). Dadurch entsteht eine polare Bindung mit partiellen Ladungen.
Multiple Choice #12 15s ▶ Testen

Welche Methode nutzt man in der Lebensmittelchemie zur Trennung und Identifikation von Farbstoffen?

  • ● DĂŒnnschichtchromatographie (DC)
  • ○ Destillation
  • ○ Sedimentation
  • ○ Magnetische Trennung
Die DC trennt Substanzen nach ihrer Wechselwirkung mit stationÀrer und mobiler Phase. Mit Rf-Werten und Co-Chromatographie identifiziert man die Stoffe.
Zahleneingabe #13 10s ▶ Testen

In der Lewis-Formel von N₂ (Stickstoff) gibt es eine Dreifachbindung. Wie viele bindende Elektronenpaare enthĂ€lt die Dreifachbindung?

✓ Antwort: 3
Eine Dreifachbindung besteht aus 3 bindenden Elektronenpaaren (6 Elektronen). Jedes N-Atom hat zusÀtzlich ein freies Elektronenpaar.
Mittel
Multiple Choice #1 15s ▶ Testen

Welches Vitamin ist fettlöslich (lipophil) und verbleibt daher lÀnger im Körper?

  • ● Vitamin D
  • ○ Vitamin C
  • ○ Vitamin B₁₂
  • ○ FolsĂ€ure
Fettlösliche Vitamine (A, D, E, K) sind lipophil und werden im Fettgewebe gespeichert. Wasserlösliche Vitamine (B, C) werden schneller ausgeschieden.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Ammoniak (NH₃) hat eine trigonal-pyramidale MolekĂŒlgeometrie.

✓ Wahr
Richtig. NH₃ hat drei bindende und ein freies Elektronenpaar am Stickstoff. Das freie Paar drĂŒckt die drei H-Atome zusammen → trigonal-pyramidal.