Molekülgeometrie und Hybridorbitale Flashcards
Wie groß ist der Winkel zwischen den Bindungselektronen des Methans? Welche geometrische Figur ergibt sich hieraus?
Der Winkel beträgt 109,5 °, wodurch sich die Reste um das Zentralatom als Tetraeder anordnen, also als Pyramide mit dreieckiger Grundfläche.
Wie viele Reste benötigt ein Zentralatom für eine tetraedische Struktur?
Für eine tetraedrische Struktur benötigt ein Zentralatom vier Reste.
Wie groß ist der Winkel zwischen den Bindungen eines Wassermoleküls? Wieso ist dieser kleiner als bei Methan?
Der Winkel beträgt 104,5 °. Dies kommt daher, dass die Valenzelektronenpaare etwas mehr Platz als die anderen Reste benötigen, daher die Wasserstoffatome so zusammendrücken.
Wie sieht die Struktur von Ammoniak aus?
Ammoniak, NH3, hat mit einem zentralen N-Atom drei Wasserstoffatome als Reste und ein Valenzelektronenpaar. Seine Struktur folgt damit auch einem „gedachten Tetraeder“, bei dem ein Rest, das Valenzelektronenpaar, unsichtbar ist. Seine Geometrie ist wie ein dreibeiniger Hocker bzw. eine Pyramide auf Dreiecksfläche. Ammoniak ist also nicht platt.
Wie ordnet sich ein Molekül mit drei Resten (Valenzelektronen mitgezählt) an? Wie wird dies auch genannt?
Hat ein Zentralatom insgesamt nur drei Reste, Valenzelektronenpaare mitgezählt, ergibt sich der größtmögliche Abstand, wenn die Reste in einem platten Dreieck angeordnet sind.
Solche Moleküle sind platt, „planar“ genannt.
Welche Moleküle zeigen eine planare Struktur?
Moleküle, bei dem jedes Zentralatom nur drei Reste inklusive Valenzelektronenpaare hat.
Es können auch Moleküle planar sein, bei denen einige C-Atome zwei Reste und einige drei Reste haben, dies ist aber nicht immer so und schwer vorherzusagen.
Welche Molekülen zeigen eine lineare Struktur?
Bei einem, oder auch zwei, Zentralatom(en) mit zwei Resten, beispielsweise Kohlenstoffdioxid (OCO) oder Ethin (HCCH). Moleküle sind auch linear, wenn nur 2 Atome miteinander verbunden sind, wie bei H2 (HH).
Nenne die wichtigsten Aspekte des VSEPR-Modells (“valence shell electron pair repulsion”).
Elektronenpaare der Valenzschale eines Zentralatoms ordnen sich so an, dass sie den größtmöglichen Abstand zueinander haben
Freie Elektronenpaare beanspruchen mehr Raum als Bindungselektronenpaare
Mehrfachbindungen kann man vereinfacht als Einzelbindungen betrachten.
Für die Betrachtung der Geometrie ist die Gesamtzahl der Bindungspartner und freien Elektronenpaare entscheidend.
Einfachbindungen lassen sich frei drehen, Mehrfachbindungen nicht.
Auf andere Bindungen wie Ionenbindung oder Metallbindung ist das Modell nicht anwendbar.
Was zeichnet eine Sigma-Bindung bzw. σ-Bindung aus?
Die „normale“ Bindung, bei der Orbitale frontal überlappen, also auf der Verbindungslinie zwischen zwei Atomzentren, wird Sigma-Bindung bzw. σ-Bindung genannt, ganz egal welche Orbitale überlappen.
Was zeichnet eine Pi-Bindung bzw. π-Bindung aus?
Die „nicht normale“ Bindung, bei der die Orbitale über und unter der Verbindungslinie überlappen (was trotz Überlappung oben und unten als nur eine Bindung zählt), wird Pi-Bindung bzw. π-Bindung genannt.
Was für spezielle Bindungen liegen bei einer Einfachbindung, Doppelbindung und Dreifachbindung vor?
Einfachbindungen sind immer normale Sigma-Bindungen.
Bei einer Doppelbindung ist eine der beiden Bindungen eine Sigma-Bindung, die andere eine Pi-Bindung.
Bei einer Dreifachbindung ist eine der Bindungen eine Sigma-Bindung, die anderen beiden sind Pi-Bindungen.
Welche Hybridisierung liegt bei einer Doppelbindung vor?
Bei Doppelbindungen sind beide beteiligten C-Atome sp2-hybridisiert.
Welche Hybridisierung liegt bei einer Dreifachbindung vor?
Bei Dreifachbindungen ist eine der Bindungen eine Sigma-Bindung, die beiden anderen sind Pi-Bindungen. Jedes C-Atom hat noch eine weitere Sigmabindung zu einem anderen Atom.
Damit sind C-Atome, die an einer Dreifachbindung beteiligt sind, sp-hybridisiert. Sie mischen ein s-Orbital mit einem p-Orbital um zwei gleichwertige Sigmabindungen zu erhalten. Die beiden verbliebenen p-Orbitale bilden die anderen beiden Bindungen der Dreifachbindung.
Fasse alle Hybridisierungen von C-Atomen zusammen.
C-Atome nur mit Einfachbindungen sind sp3-hybridisiert
C-Atome mit einer Doppelbindung sind sp2-hybridisiert
C-Atome mit zwei Doppelbindungen sind sp-hybridisiert
C-Atome mit einer Dreifachbindung sind sp-hybridisiert
Welchen Einfluss haben Sigma- und Pi-Bindungen auf die Reaktionsfreudigkeit eines Moleküls und wieso?
Sigma-Bindungen sind stärker und stabiler als Pi-Bindungen, und somit weniger reaktiv. C-Atome mit Mehrfachbindungen sind also deutlich reaktionsfreudiger.
