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Elektronen kreisen in Bahnen um ihre Atome. In der Valenzbindungstheorie können Atomorbitale eines Atoms mit den Orbitalen anderer Atome überlappen und ein Molekül bilden, wodurch brandneue Hybridorbitale entstehen. Dieses Phänomen ist als Hybridisierung bekannt. Die Bestimmung der Hybridisierung eines Moleküls kann dabei helfen, seine Form und Struktur zu identifizieren. Beispielsweise setzen sich viele Moleküle in einer Form ab, die die Abstoßung zwischen Atomen und Elektronen minimiert und eine Form erzeugt, deren Aufrechterhaltung so wenig Energie wie möglich erfordert. Die Kenntnis der Arten von Formen, die ein Molekül annehmen wird, wenn es hybridisiert wird, hilft Forschern besser zu verstehen, wie dieses Molekül mit anderen interagieren kann. Die Hybridisierung beeinflusst die Arten von Bindungen, die ein Molekül eingehen kann.
Berechnung von Hybridisierungen
Bestimmen Sie die Bindungsarten im Molekül, indem Sie zunächst die chemische Struktur des Moleküls zeichnen. Beachten Sie insbesondere die Anzahl der Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen, die jedes Atom eingeht. Zum Beispiel hat ein Molekül Kohlendioxid zwei Doppelbindungen. Das Molekül kann als O = C = O dargestellt werden, wobei jedes Sauerstoffatom eine Doppelbindung mit dem zentralen Kohlenstoff bildet.
Die Hybridisierung wird in Bezug auf sp-Orbitale definiert. Mit s und p kann die Form der Umlaufbahnen der Elektronen angegeben werden. Für s Orbitale ist der Pfad ungefähr kreisförmig. Für p-Orbitale ähnelt die Form des Pfades eher einer Hantel, wobei das Elektron hauptsächlich in einer von zwei Regionen und nicht in einer kreisförmigen Umlaufbahn vorhanden ist.
Bestimmen Sie die Hybridisierung jedes Atoms unter Verwendung der vorhandenen Bindungsarten. Das Vorhandensein von keinen Doppelbindungen zeigt eine Hybridisierung von sp3 an. Ein Atom mit einer einfachen Doppelbindung weist eine Hybridisierung von sp2 auf. Ein Atom mit zwei oder mehr Doppelbindungen oder mit einer einfachen Dreifachbindung weist eine Hybridisierung von sp auf.
Das Kohlenstoffatom in CO2 hat zwei Doppelbindungen, eine mit jedem Sauerstoffatom. Daher ist die Kohlenstoffhybridisierung sp.
Bestimmen Sie die Hybridisierung für die anderen Atome im Molekül. Jedes Sauerstoffatom in CO2 hat eine einfache Doppelbindung mit dem Kohlenstoff. Die Hybridisierung jedes Sauerstoffs ist daher sp2.
Bestimmen Sie die Gesamthybridisierung des Moleküls, indem Sie die des Zentralatoms bestimmen. Im Falle von CO2 ist Kohlenstoff das Zentralatom. Da Kohlenstoff eine Hybridisierung von sp aufweist, ist die Gesamthybridisierung des Moleküls sp.