Hybridorbitale
sp³-Hybridisierung
Wird eines der Elektronen aus dem 2s-Orbital
durch Energiezufuhr angeregt,
vier sp-Hybridorbitale.
so bilden sich aus diesem
angeregten Zustand
Den Einfluss auf die räumliche Struktur der Orbitale kann man sich in etwa so vorstellen:
Die entstandenen Hybridorbitale zeigen in die Ecken eines perfekten Tetraeders. Man findet diese Form, die sich hier in der sog. Ball-and-Stick-Darstellung präsentiert, im Alkan Methan,
Methan als Ball-and-Stick-Modell
sp²-Hybridisierung
Auch hier wird eines der Elektronen aus dem 2s-Orbital
durch Energiezufuhr angeregt.
Es bilden sich aber (durch andere Umstände) 3 sp-Hybridorbitale
aus dem angeregten Zustand und 1 unhybridisiertes p-Orbital.
Die daraus entstandene räumliche Anordnung der Orbitale entspricht einem gleichseitigen Dreieck.
Wir finden diesen Bindungstyp beispielsweise im Ethen an seinen beiden Kohlenstoffatomen:
Ethen als Ball-and-Stick-Modell
Man spricht bei der Doppelbindung C=C auch von je einer σ-Bindung und einer π-Bindung. „Sigma“ bzw. „Pi“ sind die griechischen Buchstaben „s“ und „p“. Die obige Ball-and-Stick-Darstellung ist lediglich ein Modell, das tatsächliche Molekülorbital besitzt eine etwas komplexere Form, die folgende Abbildung zeigen soll:
Ladungsverteilung im Ethenmolekül
sp-Hybridisierung
Seltener findet man auch die Bezeichnung sp1-Hybridisierung, auf die „1“ wird meist verzichtet. Wieder wird ein Elektron energetisch angehoben,
hier führen aber wieder andere Bedingungen zur, vom
Grundzustand ausgehenden, Ausbildung von je zwei sp- und p-Orbitalen.
Die entstehende Raumgeometrie ist linear, d.h., das mittels eines sp- und eines p-Orbitals dreifach gebundene Atom (meist Kohlenstoff R-C≡C, seltener Stickstoff R-C≡N) und das durch ein sp-Orbital einfach gebundene Atom nehmen um das zentrale Kohlenstoffatom eine Verteilung mit einem Winkel von 180° ein.
Der einfachste Kohlenwasserstoff, der diese Hybridisierung enthält, ist das Alkin Ethin, für welches man früher oft seinen Trivialnamen Acetylen verwendete.
Die Reaktivität der C≡C-Dreifachbindung ist noch größer als die der Doppelbindung, was man im 20. Jahrhundert industriell ausnutzte: Ethin wurde als Grundstoff benutzt, um den sich eine ganze Industrie, die sog. Acetylenchemie, zentrierte:
Die „Acetylenchemie“
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