Was ist ein Molekül?
Ein Molekül ist eine Gruppe von zwei oder mehr Atomen, die miteinander verbunden sind. Atome binden sich durch das Teilen von Elektronen — diese Art von Bindung heißt kovalente Bindung.
Moleküle können bestehen aus:
- Atomen desselben Elements — ein Sauerstoffmolekül (O₂) besteht aus zwei miteinander verbundenen Sauerstoffatomen.
- Atomen verschiedener Elemente — ein Wassermolekül (H₂O) besteht aus zwei Wasserstoffatomen, die mit einem Sauerstoffatom verbunden sind.
Elementmoleküle
Einige Elemente existieren von Natur aus als Moleküle, nicht als einzelne Atome. Diese heißen zweiatomige Moleküle. Die wichtigsten sind:
| Molekül | Formel | Vorkommen |
|---|---|---|
| Wasserstoff | H₂ | Sterne, einige Kraftstoffe |
| Sauerstoff | O₂ | Luft (21 %) |
| Stickstoff | N₂ | Luft (78 %) |
| Chlor | Cl₂ | Desinfektionsmittel, Schwimmbäder |
Verbindungsmoleküle
Wenn Atome verschiedener Elemente sich miteinander verbinden, entsteht eine Verbindung. Im Gegensatz zu einem Gemisch sind die Atome in einer Verbindung chemisch verbunden und können nicht durch physikalische Mittel getrennt werden.
Wichtige Verbindungsmoleküle:
| Name | Formel | Beschreibung |
|---|---|---|
| Wasser | H₂O | 2 Wasserstoff-, 1 Sauerstoffatom |
| Kohlendioxid | CO₂ | 1 Kohlenstoff-, 2 Sauerstoffatome |
| Ammoniak | NH₃ | 1 Stickstoff-, 3 Wasserstoffatome |
| Methan | CH₄ | 1 Kohlenstoff-, 4 Wasserstoffatome |
Darstellung von Molekülen
Chemische Formeln zeigen die Arten und Anzahl der Atome in einem Molekül:
- Die Buchstabe(n) stehen für das Element.
- Eine tiefgestellte Zahl nach einem Symbol zeigt, wie viele Atome dieses Elements vorhanden sind.
- Ohne tiefgestellte Zahl ist immer nur 1 Atom gemeint.
CO₂ zum Beispiel bedeutet ein Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatome.
Die Eigenschaften eines Moleküls unterscheiden sich völlig von denen seiner einzelnen Atome. Natrium (Na) ist ein weiches reaktives Metall. Chlor (Cl₂) ist ein giftiges gelbgrünes Gas. Zusammen bilden sie Natriumchlorid (NaCl) — gewöhnliches Kochsalz — das man unbedenklich essen kann!
Molekülmasse
Die Molekülmasse ist die Gesamtmasse aller Atome in einem Molekül. Man berechnet sie, indem man die Atommassen aus dem Periodensystem addiert. Wasser (H₂O) hat zum Beispiel eine Molekülmasse von 2 × 1 + 16 = 18 (in atomaren Masseneinheiten, u).
Praxisbezug: Wassermoleküle im Alltag
Wasser (H₂O) besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom pro Molekül. Seine gewinkelte Form macht es polar, sodass es Salze und Zucker lösen kann. Deshalb wird Wasser das „universelle Lösungsmittel" genannt — die Molekülstruktur macht es unverzichtbar zum Kochen, Reinigen und für alle Lebensprozesse.
Praxisbezug: Sauerstoff zum Atmen
Der Sauerstoff, den wir atmen, ist O₂ — zwei miteinander verbundene Sauerstoffatome. Einzelne Sauerstoffatome (O) sind zu reaktiv, um frei in der Luft zu existieren. Das O₂-Molekül reagiert in unseren Zellen mit Glucose, um Energie freizusetzen. Krankenhäuser verwenden reines O₂ in Atemgeräten.
Praxisbezug: CO₂ in Sprudelwasser
Kohlendioxid (CO₂) — 1 Kohlenstoff + 2 Sauerstoffatome — wird unter Druck in Sprudelwasser gelöst. Wenn du die Flasche öffnest, sinkt der Druck und das CO₂ entweicht als Blasen. CO₂ wird auch beim Atmen und bei der Verbrennung von Kraftstoffen produziert und ist ein Treibhausgas.
Wo begegnet dir das im Alltag? H₂O in deinem Glas, O₂ in der Luft, CO₂ in Sprudelwasser, N₂ in der Atmosphäre — Moleküle sind überall. Die Eigenschaften jedes Stoffes ergeben sich aus den verbundenen Atomen.
Übungsaufgaben
Wie viele Atome befinden sich in einem Molekül Glucose, C₆H₁₂O₆?
Antwort anzeigen
Was ist der Unterschied zwischen O (ein Sauerstoffatom) und O₂ (ein Sauerstoffmolekül)?