Warum kommen nicht Moleküle in allen denkbaren Kombinationen von Atomen vor. Also mit anderen Worten: warum gibt es z.B. CO2 aber nicht CO3, sondern nur CO32–??

Es gibt einige Kriterien, die die Stabilität eines Moleküls ausmachen:

• Jedes Atom hat Edelgaskonfiguration
• Alle Elektronen müssen gepaart sein
• Die Elektronenverteilung muss grob den Elektronegativitäten entsprechen
• Das Molekül muss mechanisch stabil sein
• Das Molekül darf keinen einfachen Weg haben, in stabilere Teile zu zerfallen

Nicht auf alle bekannten Moleküle treffen alle Kriterien zu. Sie stehen teilweise in Konkurrenz zueinander.

So besitzt O₂ z.B. 2 ungepaarte Elektronen. Ein Ring aus O-Atomen würde dies vermeiden, und Schwefel bildet solche Ringe. Aber andere Regeln wirken stärker.

Das CO₃ gibt es durchaus, sogar in 3 Formen. Aber allesamt total instabil.

CO3 kann durch Ozonierung von festen CO2 dargestellt werden. Es ist ein recht reaktives Diradikal, was schnell in Sauerstoff und CO2 zerfält. Die Frage lautet also korrekt: Warum ist nicht jedes Molekül gleich stabil? Und ich denke, dass für die Schule, in Ordnung ist zu sagen, dass die Stabilität von Molekülen durch die Bindungsenergie determiniert ist.

Moleküle haben Elektronenpaarbindungen, welche den beteiligten Atomen durch gemeinsame Nutzung der Bindungselektronen eine volle Valenzschale bringt. Dieser Edelgaszustand der Valenzschale ist besonders stabil. Aus diesem Grund gibt es nur bestimmte Verbindungen mit klar definierter Zusammensetzung.

Da ein C-Atom nur 4 Elektronen auf der äussersten Schale besitzt, welche sich mit anderen Atomen verbinden können. Um eine Molekül-Verbindung zu machen, überlagern sich 2 Elektronen der äussersten Schale von 2-Atomen ''Elektronenpaarwolke''. Sauerstoff besitzt jedoch nur 2 solche Elektronen. Somit können an ein C-Atom nur 2 O-Atome (CO2). 2 Elektronen des C-Atoms verbinden sich jeweils mit 2 Elektronen der O-Atome, schliesslich bleibt keines mehr für ein drittes O-Atom übrig, ausser es wird noch einmal ein H-Atom zum Beispiel an die O-Atome angebunden, dann wäre als Beispiel CO3H4 möglich oder CO4H4