Einfache Moleküle

Als einfache Moleküle verstehen wir eine durch Elektronenpaarbindung (A Elektronepaarbindung) entstande Bindung zwischen zwei gleichen Nichtmetallen (siehe Wichtige Nichtmetall-Elemente). Durch die Bildung gemeinsamer Elektronenpaare (eines oder mehrere) wird die gegenseitige Abstossung der positiv geladenen Atomkerne verhindert. Das gemeinsame Elektronenpaar gehört beiden Bindungspartnern und verteilt sich symmetrisch auf einer gedachten Achse zwischen den Atomkernen. Dadurch erfüllen die an der Bindung beteiligten Atome die Oktettregel, erreichen also den Zustand eines Edelgases. Energetisch erreichen beide Bindungspartner einen niedrigeren Energiezustand als jeder Partner alleine mit einem ungepaarten Elektron.

Voraussetzungen

- verschiedene Spins

- Anziehungskräfte durch Coulombkräfte

- gemeinsame, bindende Elektronenwolke

→ folgende Bindungen kommen dafür in Frage:

Beispiele

Das Wasserstoffmolekül H₂

Kräfte zwischen den H-Atomen

1) Magnetische Kräfte ↑↓: Anziehung ↑↓

                                     Abstossung ↑↑ ↓↓

1. Kern A-Elektron B / Kern B-Elektron A → Coulombkräfte wirken anziehend

2. Kern A-Kern B → Coulombkräfte wirken abstossend

3. Elektron A-Elektron B → Coulomkräfte wirken abstossend

Elektron A-Elektron B → magnetische Kraft → 4.

4. a) Spinkombination ↑ ↑ ist abstossend

b) Spinkombination ↑ ↓ ist anziehend

Epot bei Wasserstoffmolekülbildung

Am Anfang überwiegen die Anziehungskräfte ( 4b und je näher sich die Atome kommen auch 1) dabei sinkt die potentielle Energie, Energie wird frei, die Reaktion läuft spontan. Doch dann beim unteren Ende der Kurve überwiegen jetzt die Abstossungskräfte insbesondere die der Kerne (2), ab jetzt müsste man für eine Annäherung der beiden Atome Energie aufwenden, läuft nicht mehr spontan. Deshalb pendelt sich der Abstand zwischen den beiden Atomen bei eben diesem Tiefpunkt von Epot ein (bei 74 picometer Abstand).

H• + •H = H-H (H↑↓H) → Sp₃-Hybridisierung (kein P-Orbital →Orbitale)

Das Fluormolekül F₂

→ Sp³-Hybridisierung (kein P-Orbital)

Das Sauerstoffmolkül O₂

Zum Erreichen der Edelgaskonfiguration fehlen dem Sauerstoffatom 2e^-

→ Jedes Sauerstoffatom stellt 2 Bindungselektronen zur Verfügung

→ Zweifachbindung / Doppelbindung

Das Stickstoffmolekül N₂

Es fehlen zum Erreichen der Edelgaskonfiguration 3 e^-

→ Jedes Stickstoffatom stellt 3 Bindungselektronen zur Verfügung

→ es liegt eine 3fach Bindung zwischen den Atomen vor, von denen jedes je ein freies Elektronenpaar hat

Quellen

- Chemie-Unterricht Notizen

- Graphics made by Urs Wegmann

- Chemsketch (animierte GIFs)

- Buch: "Elemente"; Roderich Magyar, Wolfgang Lieebhart, Gabriela Jelinek; öbvhpt Verlagsgmbh & Co. KG; Wien 2006