Elemente und Moleküle, Schulbuch

30 2 DIe CHeMISCHe BINDUNG 109° 180° 120° 107° 104,5° CO 2 CH 4 H 2 CO NH 3 H 2 O Zentral- atom Zentral- atom Zentral- atom Zentral- atom Zentral- atom 120° H 2 CO 3 Zentral- atom 1 108° Zentral- atom 2 Zentral- atom 3 4 3 2 2 3 4 Bindungswinkel ca. 109° Bindungswinkel ca. 120° Bindungswinkel ca. 180° Tetraeder Pyramide gewinkelt trigonal planar gewinkelt linear gestreckt Bindungspartner des Zentralatoms Elektronenpaare: Doppelbindung gilt als 1 EP C H H H H N H H H O H H S O O C O O C O H H Räumliche Struktur von Molekülen Valenzschalenelektronenpaar-Abstoßungsmodell Schon sehr bald wurde erkannt, dass nicht nur die Information, welches Atom im Molekül an welchem „angehängt“ ist, sondern auch die Information über die exak - te räumliche Anordnung der Atome im Molekül eine entscheidende Bedeutung hat. Zur Lösung dieses Problems entwickelten die Chemiker R.J. Gillespie und R.S. Ny- holm 1956 ein einfaches Modell, das auch bei komplizierten Molekülen mit experi- mentellen Befunden übereinstimmt. Sie nannten es das Valenzschalenelektronen- paar-Abstoßungsmodell (VSEPR-Modell), wobei die Modellbezeichnung gleichzeitig die Modellregeln angibt. Bindende und nicht bindende Elektronenpaare ordnen sich so um ein Atom an, dass sie möglichst weit voneinander entfernt sind. So ergibt sich bei 2 Elektronenpaaren eine lineare Anordnung mit einem Bindungswinkel von 180°, bei 3 Elektronenpaaren eine Orientierung in der Ebene mit einem Bindungswinkel von 120° und bei 4 Elektronenpaaren eine tetraedrische Anordnung (die 4 Elektro- nenpaare ordnen sich in die Ecken eines um das Atom gedachten Tetraeders) mit einem Bindungswinkel von 109°. Es zeigt sich allerdings, dass nicht bindende Elek- tronenpaare einen größeren Raumbedarf besitzen als bindende, die sich ja im Ein- flussbereich von 2 Kernen befinden. Dies führt zu einer Verkleinerung des Bindungs- winkels zwischen den bindenden Elektronenpaaren. Mehrfachbindungen werden durch 2 oder 3 bindende Elektronenpaare gebildet. Da diese Elektronenpaare zwischen denselben Atomen liegen, können sie sich nicht weit voneinander entfernen. Mehrfachbindungen wirken auf weitere Elektronen- paare fast wie eine Einfachbindung. Sie werden daher bei der Strukturbestimmung in ihrem Platzbedarf etwa wie eine Einfachbindung betrachtet. Allerdings treten auch bei Mehrfachbindungen Abweichungen vom „Idealwinkel“ auf. In der Praxis ist es zumeist ausreichend, nur den prinzipiellen Aufbau der Moleküle, zB gestreckt oder gewinkelt, zu betrachten. (Abb. 30.1) Ab der 3. Periode können mehr als 4 Elektronenpaare auftreten. 5 Elektronenpaare ordnen sich zu einer trigonalen Bipyramide, 6 Elektronenpaare zu einem Oktaeder. ■ 30.1: Erstell die Strukturformeln und benenne den räumlichen Aufbau entsprechend der Abb. 32.3 für folgende Moleküle: C 2 H 2 , NOCl, HCN, CCl 4 , PCl 3 , CSCl 2 . ÜBUNGeN Abb. 30.1: Bindungswinkel verschiedener Moleküle Abb. 30.2: Das VSEPR-Modell angewandt auf ein Mo- lekül mit mehreren „Zentralatomen“ Abb. 30.3: Mögliche Bindungswinkel in einfachen Molekülen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv