Überblick
In der Vorlesung wurde das Konzept der Hybridisierung von Atomorbitalen erklärt, um die Bindigkeit von Kohlenstoff in verschiedenen Molekülen (Methan, Ethen, Ethin) zu verstehen.
Vergleich: Schalenmodell und Orbitalmodell
- Im Schalenmodell können Kohlenstoffs vier Außenelektronen vier Bindungen mit Wasserstoff eingehen.
- Das Orbitalmodell unterscheidet zwischen S-Orbitalen (kugelförmig) und P-Orbitalen (hantelförmig).
- Pro Orbital passen maximal zwei Elektronen.
Hybridisierung beim Kohlenstoff
- Im Orbitalmodell wären ohne Hybridisierung nur zwei Bindungen möglich, da nur zwei P-Orbitale ein Elektron besitzen.
- Hybridisierung erklärt die Vierbindigkeit des Kohlenstoffs.
- Elektronenkonfiguration Kohlenstoff: 1s² 2s² 2p².
sp³-Hybridisierung (Methan, CH₄)
- Ein S-Orbital und drei P-Orbitale verschmelzen zu vier sp³-Hybridorbitalen.
- Jedes sp³-Orbital enthält ein Elektron und kann eine Bindung eingehen.
- Die vier sp³-Orbitale ermöglichen vier gleichwertige Bindungen zu Wasserstoffatomen.
sp²-Hybridisierung (Ethen, C₂H₄)
- Ein S-Orbital und zwei P-Orbitale verschmelzen zu drei sp²-Hybridorbitalen.
- Ein P-Orbital bleibt unhybridisiert.
- Die sp²-Orbitale ermöglichen drei σ-Bindungen; das unhybridisierte P-Orbital bildet die π-Bindung der Doppelbindung.
- Insgesamt ermöglichen sp²-Hybridisierung und das verbliebene P-Orbital eine Doppelbindung zwischen den Kohlenstoffatomen.
sp-Hybridisierung (Ethin, C₂H₂)
- Ein S-Orbital und ein P-Orbital verschmelzen zu zwei sp-Hybridorbitalen.
- Zwei P-Orbitale bleiben unhybridisiert.
- Die sp-Orbitale ermöglichen zwei σ-Bindungen; die beiden nicht-hybridisierten P-Orbitale bilden zwei π-Bindungen für die Dreifachbindung.
Schlüsselbegriffe und Definitionen
- Hybridisierung — Mischung von S- und P-Orbitalen zu neuen gleichwertigen Hybridorbitalen.
- sp³-Hybridisierung — Kombination aus einem S- und drei P-Orbitalen (z. B. Methan).
- sp²-Hybridisierung — Kombination aus einem S- und zwei P-Orbitalen (z. B. Ethen).
- sp-Hybridisierung — Kombination aus einem S- und einem P-Orbital (z. B. Ethin).
- σ-Bindung (Sigma-Bindung) — Elektronendichte liegt auf der Achse zwischen zwei Kernen.
- π-Bindung (Pi-Bindung) — Elektronendichte liegt ober- oder unterhalb der Kernverbindungslinie.
Action Items / Nächste Schritte
- Weiterführendes Video zu Sigma- und Pi-Bindungen anschauen.
- Notizen zu den Hybridisierungen (sp³, sp², sp) und Beispielen vergleichen und wiederholen.