Molekülstruktur

Question 1

VSEPR:

Answer 1

Valence Shell Electron Pair Repulsion - Theorie
Molekülgestalt ist eine Konsequenz der gegenseitigen Abstoßung
der Elektronenpaare (EP) um ein Zentralatom
räumliche Anordnung der Atome so, daß maximaler Abstand zwischen EP

Question 2

Zuordnung der Molekülstruktur nach der VSEPR-Theorie:

Answer 2

• Betrachtung des Moleküls ausgehend von Zentralatom
• Berücksichtigung aller EP (bindende und freie) der Valenzschale
• freie (=nicht-bindende) EP tragen zur Struktur bei, Molekülgestalt
wird aber nur durch Positionen der Atomkerne beschrieben!!

Question 3

“Grundformen” der Anordnung von Elektronen

Answer 3

zwei: Hantel
drei: Dreieck
vier: Tetraeder
fünf: dreieckige Doppelpyramide
sechs: quadratische Doppelpyramide, Oktaeder

Question 4

4 bindende EP
0 freie EP
z. B. CH4

Answer 4

tetraedrisch
109,5° HCH-Winkel

Question 5

3 bindende EP
1 freies EP
z. B. NH3

Answer 5

trigonal pyramidal
107° HNH-Winkel

Question 6

2 bindende EP
2 freie EP
Z. B. H2O

Answer 6

gewinkelt
105° HOH-Winkel

Question 7

Unterschied freie und bindende Elektronenpaare

Answer 7

Freie Elektronenpaare wirken stärker abstoßend!

Question 8

2 bindende EP
O freie EP
Typ: AB2
Z.B. HgCL2

Answer 8

linear

Question 9

3 bindende EP
O freie EP
Typ AB3
Z.B. BF3

Answer 9

trigonal-planar

Question 10

2 bindende EP
1 freies EP
Typ: AB2E
Z.B. SnCl2

Answer 10

gewinkelt (<120°)

Question 11

4 bindendeAEP
0 freie EP
Typ: AB4
Z. B. CH4

Answer 11

tedraedrisch

Question 12

3 bindende EP
1 freies EP
Typ: AB3E
Z. B. NH3

Answer 12

Trigonal-pyramidal(<109°)

Question 13

Strukturen mit 5 Elektronenpaaren:

Answer 13

abgeleitet von trigonaler Bipyramide

Question 14

5 bindende EP
0 freie EP
Typ: AB5
Z. B. PF5

Answer 14

trigonal-bipyramidal

Question 15

4 bindende EP
1 freies EP
Typ: AB4E
Z. B. SF3

Answer 15

bisphenoidal („seesaw“)

Question 16

3 bindende EP
2 freie EP
Typ: AB3E2
Z. B. ClF3

Answer 16

T-förmig

Question 17

2 bindende EP
3 freie EP
Typ: AB2E3
Z. B. XeF2

Answer 17

linear

Question 18

Strukturen mit 6 Elektronenpaaren:

Answer 18

abgeleitet von Oktaeder

Question 19

6 bindende EP
0 freie EP
Typ: AB6
Z. B. SF6

Answer 19

oktaedrisch

Question 20

5 bindende EP
1 freies EP
Typ: AB5E
Z. B. IF5

Answer 20

quadratisch-pyramidal

Question 21

4 bindende EP
2 freie EP
Typ: AB4E2
Z. B. XeF4

Answer 21

quadratisch-planar

Question 22

Kann man Eigenschaften aus dem geometrischen Aufbau ablesen?

Answer 22

z.B.: Dipolmoment, Polarität

Question 23

VSEPR-Modell auch für Moleküle / Ionen mit Mehrfachbindung anwendbar

Answer 23

Mehrfachbindung wird als Einheit betrachtet
Mehrfachbindungen wirken stärker abstoßend
als Einfachbindungen (höhere Elektronendichte)

Question 24

optische Isomere, Enantiomere
→„Chiralität“

Answer 24

Unterschiedliche Substituenten an tetraedrischem Zentralatom
können zu Molekülen führen, die sich wie Bild und Spiegelbild verhalten, aber
nicht zur Deckung gebracht werden können

Question 25

Enantiomere Eigenschaften

Answer 25

weitgehend identische chemische und physikalische Eigenschaften,
z.T. aber große Unterschiede in biologischer / physiologischer Wirkung;

Question 26

Molekülorbitale

Answer 26

Elektronenverteilung im Molekül
Wellenfunktion bzw. Lösung der Schrödinger-Gleichung
für System mit mehreren Atomkernen (→ „Molekül“);
In einfachster Näherung als „Überlappung“ von Atomorbitalen beschreibbar:

Question 27

in-phase

Answer 27

konstruktive
Überlappung
(„additiv“)
führt zu erhöhter Elektronendichte
zwischen den Atomkernen:
bindendes Molekülorbital

Question 28

out-of-phase

Answer 28

destruktive
Überlappung
(„subtraktiv“)
führt zu Knotenebene
zwischen den Atomkernen:
antibindendes Molekülorbital

Question 29

Besetzung der Molekülorbitale

Answer 29

folgt dem Pauli- und Aufbauprinzip

Question 30

Bezeichnung der Molekülorbitale:

Answer 30

sigma, pi, delta … (analog zu s, p, d, … AOs)

Question 31

Sigma MO

Answer 31

rotationssymmetrisch zur Bindungsachse
• Überlappung von s-Orbitalen führt zu rotationssymmetrischen MOs ( sigma s, sigma s *)
• „end-on“ Überlappung von p-Orbitalen führt ebenfalls
zu rotationssymmetrischen MOs

Question 32

Pi MO

Answer 32

eine „Knotenebene”, die in Bindungsachse liegt
• „side-on“ Überlappung von p-Orbitalen führt zu
nicht-rotationssymmetrischen MOs

Question 33

Wie entstehen Moleküle mit tetraedrischer Struktur ?

Answer 33

2s, 2px, 2py, 2pz Orbital „hybridisieren“ unter Bildung von vier gleichwertigen
sp3-Hybridorbitalen
sp3-Hybridorbitale
weisen in die Ecken
eines Tetraeders

Question 34

Hybridisierung:

Answer 34

• Linearkombination von Atomorbitalen am gleichen Atom zu
sog. Hybridorbitalen, d.h. „orthogonalen“, gerichteten Atomorbitalen
• kein physikalischer Effekt, vielmehr lediglich ein Hilfsmittel in der
theoretischen Beschreibung der Elektronenstruktur eines Moleküls.
• nur zwischen energetisch in etwa gleichwertigen Orbitalen

Question 35

Ausgangsorbitale: s, p
Hypridorbitale: sp

Answer 35

Räumliche Anordnung: linear
Z. B. Be(CH3)2, HgCl2

Question 36

Ausgangsorbitale: s,p,p
Hybridorbital: sp2

Answer 36

Geometrische Anordnung: planar
Z. B. BF3

Question 37

Ausgangsorbitale: s,p,p,p
Hybridorbitale: sp3

Answer 37

Geometrische Anordnung: Tetraedrisch
Z. B. CH4, AsCl4+, TiCl4

Question 38

Mehrfachbindungen mit Hybridorbitalen

Answer 38

Durch pi Bindungen

Question 39

Pi-Bindungen können delokalisiert sein

Answer 39

Moleküle, die nach Valenzbindungsmodell (Lewis-Formeln)
durch mesomere Grenzstrukturen zu formulieren sind!

Question 40

Bindungsordnung

Answer 40

= 0.5 x [ (Zahl der bindenden e–) - (Zahl der antibindenden e–)]

Question 41

Kann man aus Elektronenstruktur makroskopische Eigenschaften ablesen?

Answer 41

Zahl der ungepaarten e– (Spin!) bestimmt magnetische Eigenschaften

Question 42

paramagnetisch:

Answer 42

Substanz mit ungepaarten e–,
wird in ein Magnetfeld hineingezogen

Question 43

diamagnetisch:

Answer 43

Substanz hat nur gepaarte e–,
wird von Magnetfeld schwach abgestoßen