Lexikon
Orbitạltheorie
Orbitaltheorie: Elektronenzustände
Orbitaltheorie: Elektronenzustände
A-D: Ausbildung einer σ-Bindung durch Überlappung zweier sp-Bastardzustände. E: Tetraederanordnung der vier sp-Bastardzustände um ein angeregtes Kohlenstoffatom. F: Schematische Darstellung der C-C-Doppelbindung beim Ethylen.
© wissenmedia
Beim Wasserstoffatom, das nur ein Elektron besitzt, ist das Orbital kugelsymmetrisch zum Kern angeordnet (1), diese Art wird als s-Zustand bezeichnet. Eine andere Art von Ladungswolke bildet den p-Zustand (2). Hier ist der Aufenthaltsraum der Elektronen hantelförmig um den Atomkern angeordnet.
Mit Hilfe der Orbitaltheorie ist eine Deutung der Atombindungen (Bindung) möglich, die besonders beim Kohlenstoffatom von Interesse sind. Das Kohlenstoffatom besitzt in der äußeren Elektronenschale 4 Elektronen, die sich im Ruhezustand in zwei s- und zwei p-Zuständen befinden. Im angeregten Zustand „bastardisieren“ alle vier Zustände zu so genannten sp-Zuständen (3), die hier die Vierwertigkeit des Kohlenstoffatoms bedingen. Die gegenseitige Durchdringung der bastardisierten Ladungswolken verschiedener Atome führt durch Resonanz zur Atombindung (4). Die im sp-Zustand befindlichen Elektronen werden als σ-Elektronen bezeichnet, die von ihnen geschaffene Bindung als σ-Bindung. Beim Kohlenstoffatom bedingt die gegenseitige Abstoßung der gleichsinnig geladenen vier sp-Elektronenwolken die Tetraederstruktur der gesättigten Kohlenstoffverbindungen (5).
Doppelbindungen zwischen Kohlenstoffatomen sind mit σ-Elektronen nicht möglich, da sich die Ladungswolken abstoßen und daher nicht genügend nähern können. Die Doppelbindung kommt dadurch zu Stande, dass bei jedem Kohlenstoffatom ein p-Zustand erhalten bleibt, deren Elektronen als π-Elektronen bezeichnet werden und durch Resonanz der sich zum Teil durchdringenden hantelförmigen Ladungswolken die nicht sehr stabile π-Bindung hervorrufen; hier am Beispiel des Ethylens dargestellt (6). Die π-Bindung steht senkrecht auf den hier in herkömmlicher Weise durch Valenzstriche gezeichneten σ-Bindungen.
Wissenschaft
Der unruhige Rote Planet
Vulkanausbrüche und Erosion durch Wasser: Bis in die jüngste geologische Vergangenheit hat sich die Oberfläche des Mars ständig verändert. von THORSTEN DAMBECK Es war wie ein himmlisches Geschenk, das pünktlich auf dem Mars abgeliefert wurde: Am Heiligen Abend 2021 schlug in Amazonis Planitia ein Meteorit ein. Die ausgedehnte...
Wissenschaft
Genetische Geschichte der Auerochsen entschlüsselt
Die heute ausgestorben Auerochsen gelten als Schlüsselart der Ökosysteme im prähistorischen Eurasien und Nordafrika – und als Vorfahren heutiger Rinder. Nun haben Forschende die DNA von 38 dieser Tiere aus fast 50.000 Jahren analysiert. Demnach gab es vier verschiedene Abstammungslinien von Auerochsen, die sich in Abhängigkeit...