Übersicht
In dieser Vorlesung wird das Konzept der Hybridisierung im Rahmen der Atom-Orbital-Theorie erklärt, insbesondere am Beispiel von Kohlenstoff und seinen Bindungen in Methan, Ethen und Ethin.
Schalenmodell vs. Orbitalmodell
- Im Schalenmodell kann Kohlenstoff als vierbindig erklärt werden, da vier Außenelektronen vorhanden sind.
- Das Atom-Orbitalmodell unterscheidet S-Orbitale (Kugelform) und P-Orbitale (hantelförmig).
- Im Orbitalmodell sind S-Orbitale maximal mit je zwei Elektronen besetzt, P-Orbitale ebenfalls.
Hybridisierung am Beispiel Methan (sp³)
- Im unveränderten Orbitalmodell könnte Kohlenstoff nur zwei Bindungen eingehen.
- Bei der sp³-Hybridisierung verschmelzen ein s-Orbital und drei p-Orbitale zu vier neuen äquivalenten sp³-Hybridorbitalen.
- Jedes sp³-Orbital nimmt je zwei Elektronen auf, sodass vier Bindungen möglich werden.
- Methan (CH₄) ist das klassische Beispiel für sp³-Hybridisierung.
sp²-Hybridisierung am Beispiel Ethen (C₂H₄)
- Im Ethen-Molekül hat jedes Kohlenstoffatom nur drei Bindungspartner.
- Ein s-Orbital und zwei p-Orbitale verschmelzen zu drei sp²-Orbitalen, ein p-Orbital bleibt unhybridisiert.
- Die Doppelbindung entsteht durch eine Sigma-Bindung (sp²-sp²-Überlappung) und eine Pi-Bindung (Überlappung der unhybridisierten p-Orbitale).
sp-Hybridisierung am Beispiel Ethin (C₂H₂)
- Im Ethin-Molekül hat jedes Kohlenstoffatom nur zwei Bindungspartner.
- Ein s-Orbital und ein p-Orbital bilden zwei sp-Orbitale, zwei p-Orbitale bleiben unhybridisiert.
- Die Dreifachbindung besteht aus einer Sigma-Bindung (sp-sp-Überlappung) und zwei Pi-Bindungen (zwischen den unhybridisierten p-Orbitalen).
Wichtige Begriffe & Definitionen
- Hybridisierung — Vermischung von s- und p-Orbitalen zu neuen Hybridorbitalen.
- sp³-Hybridisierung — Kombination aus einem s- und drei p-Orbitalen (z.B. in Methan).
- sp²-Hybridisierung — Kombination aus einem s- und zwei p-Orbitalen (z.B. in Ethen).
- sp-Hybridisierung — Kombination aus einem s- und einem p-Orbital (z.B. in Ethin).
- Sigma-Bindung (σ) — Bindung durch Überlappung von Hybridorbitalen entlang der Kernachse.
- Pi-Bindung (π) — Bindung durch seitliche Überlappung unhybridisierter p-Orbitale.
ToDos / Weiteres Vorgehen
- Vertiefung: Unterscheidung und Bedeutung von Sigma- und Pi-Bindungen nachlesen.
- Nächstes Video zu Hybridisierung und Bindungstypen ansehen.