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74 3 15 Hybridisierung 3 15 Hybridisierung 75<br />
regularen Tetraeders gerichtet sind. Abb. 15 stellt die Form der sp3-<br />
Valenzhybride des Kohlenstoffs dar. Sie sind bis auf ihre Raumrichtungen<br />
untereinander vollig gleichwertig. Der vektorielle Charakter<br />
des sp3-Hybrides ausert sich unter anderem auch in der<br />
Polaritat einer C-H-Bindung im tetraedrischen deren Bindungsmoment<br />
in der Grosenordnung von 0,3 Debye liegt l. Die Richtung<br />
dieses Dipolmomentes zeigt vom C- zum H-Atom, d. h. der C<br />
ist positiv gegenuber dem H, entgegen<br />
der Erwartung auf Grund<br />
der groseren Elektronegativitat<br />
des C-Atomes. Bei den sp2- und<br />
sp-Hybriden (vgl. weiter unten),<br />
zeigt der Vektor des CH-Dipolmomentes<br />
sehr wahrscheinlich, entsprechend<br />
dem hoheren s- Gehalt<br />
der Bindung, vom H- zum C- Atom.<br />
Wenn sich ein solches sp3-Hy-<br />
', brid mit einem zweiten s p3-Hybrid<br />
oder mit einem 1s-Elektron eines<br />
H-Atoms uberlagert, so resultiert<br />
I<br />
eine kovalente C-C- oder C-H-Bin-<br />
Abb. 15. Elektronendichteverteilung<br />
bei den spa-Hybriden dung, die bezuglich der Verbindungsachse<br />
der Atome eine zylindersymmetrische<br />
Elektronenverteilung hat. Das bedeutet, das eine<br />
Verdrehung der Atome um diese Achse keine ausgezeichneten Lagen<br />
hervorruft, denn der Grad der Uberlappung bleibt wahrend einer<br />
ganzen Umdrehung der gleiche. In der Sprache der organischen<br />
Chemie heist das, das freie Drehbarkeit um die C-C-Achse existieren<br />
mus. Solche zylindersymmetrischen Elektronenuberlappungen,<br />
wenn sie zu konvalenten Bindungen fuhren, nennt man a-Bindungen.<br />
Diese Zusammenhange und vor allem der elektronische Aufbau<br />
der Doppelbindung sind bereits im Jahre 1930 von E. HUCKEL erkannt<br />
und mit allem Nachdruck dargelegt worden2.<br />
Die beschriebene Vermischung der y-Wellenfunktionen zu<br />
einem sp3-Hybrid ist nicht die einzig mogliche. Wenn man nur die<br />
drei Funktionen yZS, yZpZ und linear miteinander kombiniert<br />
1 C. A. COULSON, Valence (1952). W. L. A. GENT, Quat. Rev. 2,383 (1948).<br />
E. HUCKEL, Z. Physik. 60, 423 (1930); Z. Elektrochem. 36, 641 (1930).<br />
Z. Phys. 70, 205 (1931). Z. fur Elekt. 61,866 (1957).<br />
und die vierte vzpz als solche belast, gelangt man zu einem neuen<br />
hybridischen Zustand. Er besteht aus drei untereinander gleichwertigen<br />
sp2-Valenzhybriden, die in einer Ebene trigonal angeordnet<br />
sind, und einem 2pz-Elektron, dessen Verteilungsfunktion inder<br />
Form einer Hantel senkrecht zur genannten Ebene der sp2-Hybride<br />
steht. Die Bezeichnung sp2 soll daran erinnern, das die neue Valenz<br />
aus der Vermischung der Wellenfunktion eines s-Elektrons mit der<br />
Abb. 16 a<br />
Abb. 16 b<br />
Abb. 16a. Elektronendichteverteilung bei den spa-Hybriden<br />
Abb. 16b. Molecular orbital einer %-Bindung<br />
zweier P-Elektronen zustandegekommen ist. Die Form dieser Elektronenkombination<br />
ist bezuglich ihrer Raumverteilung aus Abb. 16 a<br />
ersichtlich. Der Winkel, den die in der Ebene liegenden drei sp2-<br />
Hybride miteinander bilden, betragt 120•‹. Vereinigt man zwei sp-<br />
Hybride miteinander zu einer kovalenten Bindung, so entsteht<br />
einerseits durch Uberlappung zweier sp2-Wolken eine zur Verbindungslinie<br />
zylindersymmetrische Elektronenwolkenverteilung, d.h.<br />
eine o-Bindung, andererseits verschmelzen die einzelnen 2 P,-Elektronenwolken<br />
miteinander, ohne ihren Symmetriecharakter aufzugeben.<br />
Hierbei bleibt die Knotenflache, welche die positiven von den<br />
negativenBereichen der Wellenfunktion trennt, erhalten (Abb. 16 b).<br />
Diese letzte Uberlappung zeigt folglich eine zur Knotenflache<br />
antisymmetrische Verteilung der Elektronenladung und wird n-<br />
Bindung genannt. Beide Verknupfungen stellen den Prototyp einer