Wie kann man die Molekülstruktur durch eine Formel
darstellen?

Durch Valenzstrichformeln! Atome werden durch Bindestriche miteinander verbunden:

Der Strich symbolisiert das Bindungselektronenpaar, das beide Atome zusammenhält. Man kann das auch durch Elektronenformeln beschreiben:

Beide Formeln nennt man Valence Bound (VB) – Formeln oder Lewis – Formeln.

Herr Lewis stellte 1916 eine Theorie der kovalenten Bindung vor, nach der jedes Nichtmetall - Atom versucht, durch Ausbildung von Atombindungen eine stabile Edelgasschale zu erreichen.

Für Wasserstoff ist das die Heliumschale mit zwei Elektronen, für die übrigen Atome ist es die Achterschale der übrigen Edelgase: Oktettregel!

H – H

H : H

Ein Fluoratom hat sieben Valenzelektronen (7. Hauptgruppe).
Durch Ausbildung einer kovalenten Bindung zwischen zwei Fluor-
atomen kommt jedes Atom zu einem Oktett:

Die beiden Fluoratome haben ein gemeinsames Elektronenpaar,
das Bindungselektronenpaar. Die übrigen Valenzelektronenpaare,
die jedes Atom für sich alleine hat, nennt man freie Elektronenpaare,
einsame Elektronenpaare oder nichtbindende Elektronenpaare.

Wie viele Atombindungen (kovalente Bindungen) bildet ein Atom aus?

Die Zahl der Atombindungen lässt sich  aus der Zahl der Elektronen
ableiten, die dem Atom noch fehlen, um die Edelgasschale zu erreichen:

Chlor (7. Hauptgruppe) fehlt noch ein Elektron zum Oktett – es geht eine
Atombindung mit dem Wasserstoff ein.

Sauerstoff (6. Hauptgruppe) braucht zwei Elektronen zur Edelgaskonfiguration; er
bindet zwei Wasserstoffatome an sich.

(8 – N) – Regel: 

Zahl der Atombindungen =
= 8 - Gruppennummer

Nach der (8-N)-Regel  bildet Kohlenstoff (4. Gruppe) vier Atombindungen aus,
Stickstoff (5. Gruppe) drei Atombindungen:

 Mehrfachbindungen

Die Edelgasschale kann auch durch Doppelbindung oder Dreifachbindung erreicht werden.

Stickstoffmolekül: 5. Hauptgruppe, N = 5,
8 - N = 3 kovalente Bindungen.

Weitere Beispiele: Kohlendioxid, Ethen, Ethin.

Zahl der Bindungs-Elektronen =
2 mal Zahl der H - Atome +
+ 8 mal Zahl der übrigen Atome -
- Gesamtzahl der Valenzelektronen

Beispiel: Welche Lewisformel hat die Verbindung
Formaldehyd H2CO?