Die Chemische Bindung - Die Kovalente Bindung
Strukturbestimmung von chemischen Verbindungen
- Wahl des Elektropositivsten Atoms (ausser Wasserstoff) · Zentralatom
- Herleiten der Elektronenbilanz z.B. 18 Elektronen · 9 Elektronenpaare
- Zeichnen einer Elektronenpaarformel (Strichformel)
- Mesomerien berücksichtigen
- Anhand des VSEPA Modells die räumliche Struktur herleiten (Beilage G.Marx)
Die Kovalente Bindung
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
In mehrkernigen Systemen rotieren Elektronen schneller als in Atomen (Die Kinetische Energie ist grösser), Es gibt auch hier ganz bestimmte Schwingungsebenen, welche verschiedene Energiezustände beschreiben.
Da bei einer Bindung zwei unterschiedliche Atomorbitale zu Molekülorbitalen Reagieren, und diese Atomorbitale in allen möglichen Zuständen vorkommen können, müssen auch alle Zustände berücksichtigt werden. Es ist zum Beispiel möglich (zu 50%), dass das eine AO als positive, das andere als negative Phase vorliegen. Je nach dem bildet sich ein bindendes oder antibindendes Molekülorbital. Reagieren mehr als zwei Atome mit einander, ist es auch möglich, das in einem Molekül bindende und antibindende Molekülorbitale vorkommen. In diesem Fall heben sie sich in ihrer Wirkung gegenseitig auf. Antibindende Molekülorbitale haben die Eigenschaft, dass sie Bindungen zwischen Atomen lockern.
Bildung von Molekülorbitalen durch "Linearkombination von Atomorbitalen"
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Energetisch und symetrisch passende Atomorbitale werden längs der
Bindungsachse zur "Überlappung" gebracht. Sind sie Phasengleich, so ist die Überlappung (S) positiv, die Energie des Molekülorbitals liegt tiefer als die der Atomorbitale, das Molekülorbital ist bindend.
Sind die Atomorbitalphasen verschieden so ist die Überlappung (S) negativ und die Energie des Molekülorbitals höher als die der Atomorbitale. Das Molekülorbital ist antibindend. Werden drei oder mehr Atomorbitale zur Überlappung gebracht, kann die Überlappung (S) gleich null werden, da sich bindende und antibindende Molekülorbitale gegenseitig aufheben.
- Molekülorbitale sind polyzentrisch
- Atomorbitale können zur Überlappung gebracht werden, wenn sie gleiches symetrieverhalten bezüglich der Bindungsachse zeigen und die Energiedifferenz der entsprechenden Atomorbitale der verschiedenen Atome nicht grösser als 14 eV ist.
- Die Linearkombination von n Atomorbitalen ergibt n Molekülorbitale
- Die Elektronen sind im Molekülorbital delokalisiert
- Überlappen Atomorbitale von verschiedenen Atomen, entsteht ein polares Molekül, da jedem Molekülorbital einen eigenen Energieeigenwert besitzt.
Verschiedene Bindungsarten
Wir unterscheiden folgende Bindungsarten welche durch Linearkombination gebildet werden können, anhand ihres Symetrieverhaltens und der Anzahl und der Lage der Knotenflächenin der Bindungsachse:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Hybridisierung von Atomorbitalen
Hybridisiren ist der Fachausdruck für einen Linearkombination von verschiedenen Atomorbitale eines einzelnen Atoms mit einander. Es kommem verschienene Formen vor, welche aus der Struktur (VSEPA Modell) hergeleitet werden können. Es handelt sich hierbei um ein reines Gedankenmodell. Das Modell ist aber sehr einfach zu Handhaben vor allem in der Organischen Chemie und liefert qualitativ brauchbare Resultate. Es gibt folgende Arten von Orbiatlhybriden
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die Restlichen Atomorbitale welche nicht Hybridisiert werden bilden das _-System, sofern sie nicht in Richtung der Bindungsachse verlaufen. Das _-System ist am interessantesten zu Betrachten. Es sagt am meisten aus über delokalisierte Doppelbindungen, mehr als z.B. das Lewis Model, welches mit seiner Strichformeln _-Elektronen im System (Molekül) lokalisiert. Mit der LCAO Methode können solche _-Systeme welche nicht lokalisiert werden können, besser beschriben werden.
Eine Detailbeschreibung des _-Systems macht nur Sinn, wenn tatsächlich _-Elektronen
vorliegen, welche nicht lokalisiert werden können.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die Bindungsordnung des Systems beträgt 2, wobei die _- Bindungen nicht lokalisiert werden können. Da die p-Orbitale des Stickstoffs und des Schwefels auf etwa dem gleichen Energieniveau sind. Es macht daher keinen Sinn eine eindeutige Lewisstruktur anzugeben. Die obige Lewisstruktur zeigt eine Mesomere Grenzstruktur des Rhodanidions auf.
HOMO (oberstes Besetztes Molekülorbital) ist das _nb wobei beachtet werden muss, dass zwischen x und y Orientierung kein Unterschied gemacht wird. LUMO (unterstes nicht besetztes Molekülorbital) ist das _*.
In Konjugierten _-Systemen (Moleküle mit konjugierten Systemen z.B. Benzen) können die Bindungsverhältnisse mittels Hückel-Molekülorbiatlen berechnet werden. Hierzu dient das Porgramm HMO welches auf dem MAC-Application-Server der ZHW abgelegt ist. In Konjugierten Systemen spielt zudem die Resonanzenergie eine wichtige Rolle. Benzen hätte normalerweise eine Bindungsordnung von 1.5, durch die Resonanzenergie, welche Benzen zudem stabilisiert ist sie 1.6
Hückel Molekülorbitale
Es wird angenommen, dass in einem Molekül mit _-System keine Wechselwirkung zwischen _ und _-System auftritt. Dadurch können wir _ und _-Systeme getrennt beobachten. Das _-Gerüst bildet einen Kasten in den die Eigenfunktionen der _-Molekülorbitale genau hineinpassen. Es gelten folgende Regeln:
- Aus n p-Atomorbitalen entstehen n Molekülorbitale.
- Je mehr Knotenflächen ein Molekülorbital hat unso höher ist dessenEnergie.
- Die Lage der Knotenflächen stimmt mit den Symetrieelemten des _-Gerüsts überein.
Häufig gestellte Fragen - Die Chemische Bindung
Wie bestimmt man die Struktur chemischer Verbindungen?
Die Strukturbestimmung erfolgt durch die Wahl des elektropositivsten Atoms (ausser Wasserstoff) als Zentralatom, das Herleiten der Elektronenbilanz, das Zeichnen einer Elektronenpaarformel (Strichformel), die Berücksichtigung von Mesomerien und die Herleitung der räumlichen Struktur anhand des VSEPA Modells.
Was passiert in mehrkernigen Systemen mit Elektronen?
In mehrkernigen Systemen rotieren Elektronen schneller als in Atomen. Es gibt bestimmte Schwingungsebenen, die verschiedene Energiezustände beschreiben.
Wie reagieren Atomorbitale zu Molekülorbitalen?
Bei einer Bindung reagieren zwei unterschiedliche Atomorbitale zu Molekülorbitalen. Alle möglichen Zustände der Atomorbitale müssen berücksichtigt werden. Es kann ein bindendes oder antibindendes Molekülorbital entstehen. Wenn mehr als zwei Atome reagieren, können bindende und antibindende Molekülorbitale im selben Molekül vorkommen, wobei antibindende Orbitale Bindungen lockern.
Was ist die "Linearkombination von Atomorbitalen"?
Energetisch und symmetrisch passende Atomorbitale werden längs der Bindungsachse zur "Überlappung" gebracht. Bei Phasengleichheit ist die Überlappung positiv und das Molekülorbital bindend. Bei unterschiedlichen Atomorbitalphasen ist die Überlappung negativ und das Molekülorbital antibindend. Bei Überlappung von drei oder mehr Atomorbitalen kann die Überlappung null werden.
Welche Eigenschaften haben Molekülorbitale?
Molekülorbitale sind polyzentrisch. Atomorbitale können überlappen, wenn sie gleiches Symmetrieverhalten bezüglich der Bindungsachse zeigen und die Energiedifferenz der Atomorbitale nicht grösser als 14 eV ist. Die Linearkombination von n Atomorbitalen ergibt n Molekülorbitale. Elektronen sind im Molekülorbital delokalisiert. Bei Überlappung verschiedener Atome entsteht ein polares Molekül.
Welche Bindungsarten gibt es?
Es werden verschiedene Bindungsarten unterschieden, welche durch Linearkombination gebildet werden können. Diese Unterscheidung erfolgt anhand des Symmetrieverhaltens, der Anzahl und der Lage der Knotenflächen in der Bindungsachse.
Was bedeutet Hybridisierung von Atomorbitalen?
Hybridisierung ist eine Linearkombination von verschiedenen Atomorbitalen eines einzelnen Atoms. Es ist ein Gedankenmodell, das vor allem in der Organischen Chemie nützlich ist und qualitativ brauchbare Resultate liefert. Verschiedene Arten von Orbiatlhybriden kommen vor.
Was ist das _-System?
Die restlichen Atomorbitale, die nicht hybridisiert werden, bilden das _-System, sofern sie nicht in Richtung der Bindungsachse verlaufen. Das _-System ist besonders interessant für delokalisierte Doppelbindungen. Mit der LCAO Methode können solche _-Systeme, welche nicht lokalisiert werden können, besser beschrieben werden.
Was bedeutet HOMO und LUMO?
HOMO (oberstes besetztes Molekülorbital) und LUMO (unterstes nicht besetztes Molekülorbital) sind wichtige Konzepte in der Molekülorbitaltheorie.
Was sind Hückel Molekülorbitale?
Hückel Molekülorbitale werden verwendet, um die Bindungsverhältnisse in Molekülen mit _-Systemen zu berechnen. Es wird angenommen, dass keine Wechselwirkung zwischen _ und _-System auftritt.
Welche Regeln gelten für Hückel Molekülorbitale?
Aus n p-Atomorbitalen entstehen n Molekülorbitale. Je mehr Knotenflächen ein Molekülorbital hat, desto höher ist dessen Energie. Die Lage der Knotenflächen stimmt mit den Symmetrieelementen des _-Gerüsts überein.
- Arbeit zitieren
- David Tobler (Autor:in), 1998, Die Chemische Bindung - Die Kovalente Bindung, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/96186
