Elemente und Moleküle, Schulbuch

29 2.4 DaS aTOMBinDUngSMODell Beim Modell der koordinativen Bindung, das im Prinzip eine Umkehrung des Hybri- disierungsmodells ist, werden alle Orbitale entgegen der Hund´schen Regel immer doppelt besetzt. Das bedeutet zB für das Sauerstoff-Atom 3 doppelt besetzte Orbi- tale und 1 unbesetztes Orbital. Dieses kann jetzt mit einem doppelt besetzten Or- bital eines anderen Atoms (im Beispiel Stickstoff) in Wechselwirkung treten. Da hier eine Elektronenverschiebung auftritt, müssen bei der Strukturformel für die forma- le Richtigkeit der Elektronenverteilung Ladungen angeschrieben werden. Man nennt diese auch Formalladungen , weil sie keine wirklich auftretenden Ladungen sind. Prinzipiell lassen sich fast alle Molekülformeln nach dem Modell der koordinativen Bindung darstellen, allerdings besitzen sie den Nachteil der Formalladungen. Mesomerie – Delokalisierte Elektronen Trotz der vielen schon genannten Möglichkeiten ist die Bildung mancher Moleküle „auf dem Papier“ – dh. das Erstellen einer brauchbaren Strukturformel nach Lewis – nicht immer einwandfrei möglich. Für solche Teilchen ergeben sich mehrere Varianten der Lewis-Darstellung, die alle einen kleinen „Schönheitsfehler“ aufweisen. Entweder wird die Oktettregel überschritten oder man muss Formalladungen zu Hilfe nehmen. Man nimmt nun an, dass diese Darstellungen nur Extreme bzw. Grenzstrukturen sind, wobei die reale Elektronenverteilung innerhalb dieser Teilchen irgendwo zwischen diesen Grenzstrukturen angesiedelt ist (Abb. 29.2). Zur Beschreibung eines solchen Teilchens mittels Lewis-Schreibweise benötigt man mehr als eine Strukturformel. Die- ses Modell nennt man Mesomerie. Mit seiner Hilfe lässt sich das Problem der Grenzstrukturen in folgender Weise lösen: Elektronen dürfen nicht nur einer bestimmten Bindung oder einem bestimmten Atom innerhalb eines Teilchenverbandes zugeordnet (lokalisiert) werden, sondern sie können auch über einen größeren Bereich des Teilchenverbandes verteilt wer- den. Das Teilchen weist daher nicht nur „lokalisierte“, sondern auch „delokalisierte“ Elektronen auf. Die Darstellung solcher delokalisierter Elektronen erfolgt durch eine punktierte Linie in dem Bereich der Formel, über den diese Elektronen verteilt sind. Formalladungen N O H delokalisierte Elektronen O O O O O O O O N N H H Delokalisierte Elektronen Nachteile: Formalladungen, Verletzung der Oktettregel 2+ + S O 3+ Vorteil: keine Formalladungen Nachteil: Verletzung der Oktettregel Nachteile: Formalladungen, Verletzung der Oktettregel Vorteil: Einhaltung der Oktettregel Nachteil: Formalladungen O O S O O O S O O O S O O O S O O O ■ 29.1: Erstell die Strukturformeln für folgende Teilchen und gib das dafür notwendige Modell (Lewis-einfach, Hybridisierung, Delokalisierung oder koordinative Bindung) an: O 3 , ClO 4 – , PO 4 3– , PCl 3 , CO 3 2– , POCl 3 (O ist an P gebunden), SCl 2 , PBr 5 , SeO 3 . ■ 29.2: Welche der folgenden Moleküle existieren nicht? PH 5 , NCl 3 , PCl 5 , NCl 5 , CO 3 , SO 4 , H 2 SO 4 , SF 5 ÜBUNGeN • • MODELL: " Lewis – einfach" MODELL: " Koordinative Bindung" MODELL: " Hybridisierung" MODELL: " Delokalisierung" SO 2 SF 6 SO 4 2- H 2 S S O 2+ H H F S S S S O O O O O F F F F F Abb. 29.2: Grenzstrukturen des Schwefeltrioxid- Moleküls Abb. 29.1: Strukturformeln des Salpetersäure- Moleküls Abb. 29.3: Verschiedene Modelle für die Teilchen von Schwefelverbindungen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv