Hybridisierung < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
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Hallo, ich möchte gerne wissen woher ich weiß welche Verbindung wie Hybridisiert ist. Warum z.B. [mm] NHa_3 spa^3 [/mm] hybridisiert ist [mm] PHa_3 [/mm] aber nicht. Beim Kohlenstoff leuchtet mir die Regelung für die Hybridisierung ja ein aber wie ist das mit den anderen Elementen? Bin ganz verzweifelt da ich in keinem Lehrbuch eine Lösung finde.
Danke schon mal für die Hilfe
gruß Tigerente
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
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Hi, Tigerente,
> Hallo, ich möchte gerne wissen woher ich weiß welche
> Verbindung wie Hybridisiert ist. Warum z.B. [mm] NH_{3} sp^3 [/mm]
> hybridisiert ist, [mm] PH_{3} [/mm] aber nicht. Beim Kohlenstoff
> leuchtet mir die Regelung für die Hybridisierung ja ein
> aber wie ist das mit den anderen Elementen? Bin ganz
> verzweifelt da ich in keinem Lehrbuch eine Lösung finde.
Schau mal hier:
![[]](/images/popup.gif) http://cc.uni-paderborn.de/lehrveranstaltungen/_aac/vorles/skript/kap_4/kap4_1/vsepr.html
Wichtig erscheint mir der Schluss:
"Da die Hybridisierung jedoch kein realer Vorgang ist, ...
Entscheidend für die Interpretationsweise sind stets die experimentellen Befunde wie Bindungswinkel und Abstände."
Will heißen: Man hat experimentelle Befunde (z.B. der Tetraederwinkel beim Methan-Molekül) und sucht dann ein Modell, mit dessen Hilfe man diese Befunde erklären kann; nicht umgekehrt! Das heißt aber auch: Die Art der Hybridisierung kann erst dann endgültig angegeben werden, wenn man das entsprechende Molekül vorher experimentell untersucht hat.
Diese Vorgehensweise ist eben einer der wesentlichen Unterschiede zwischen den Naturwissenschaften und z.B. der Mathematik!
mfG!
Zwerglein
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Hallo zwerglein,
zunächst mal danke der link auf die Seite hat mir echt eitergeholfen. Aber hab ich das jetzt richtig verstanden? ich kann also nur die Hybridisierung angeben, wenn ich das Molekül experimentell untersucht habe? Das würde bedeuten ich kann auch nicht sagen warum z.B. [mm] PHa_3 [/mm] nicht hybridisiert ist, sondern nur dass es so ist. Stimmt das?
viele Grüße
Tigerente
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Hi, Tigerente,
Nun: Analog zu [mm] NH_{3} [/mm] hat auch [mm] PH_{3} [/mm] die Form einer trigonalen Pyramide.
Während aber der Bindungswinkel im Ammoniakmolekül 106,3° beträgt, was dem Tetraederwinkel sehr nahe kommt, beträgt dieser Winkel im [mm] PH_{3} [/mm] nur 93,5°, was wiederum fast einem rechten Winkel entspricht.
Wenn man diesen Befund mit Hilfe der Hybridisierungstheorie erklären möchte, könnte man also folgendermaßen argumentieren:
(1) Das [mm] NH_{3}-Molekül [/mm] ist [mm] sp^{3}-hybridisiert [/mm] und die Bindungswinkel werden durch das nicht-bindende, diffuse (d.h. mehr Raum beanspruchende) Elektronenpaar am Stickstoff-Atom leicht zusammengedrückt.
(2) Das [mm] PH_{3}-Molekül [/mm] ist praktisch nicht hybridisiert; die Bindungen am P-Atom entstehen direkt aus den p-Orbitalen, welche zueinander rechtwinklig stehen. Die leichte Vergrößerung des Bindungswinkels erklärt man dann durch die Abstoßung der H-Kerne.
> ich kann also nur die Hybridisierung angeben, wenn ich das
> Molekül experimentell untersucht habe? Das würde bedeuten
> ich kann auch nicht sagen warum z.B. [mm]PH_3[/mm] nicht
> hybridisiert ist, sondern nur dass es so ist. Stimmt das?
Vielleicht kann man nachträglich noch versuchen, zu erklären, warum P im [mm] PH_{3} [/mm] nicht hybridisiert "ist", genauer gesagt, warum man hier diese Theorie nicht verwendet.
Es hat sicher etwas mit den Größenverhältnissen der Atome (P und H) zu tun, denn:
Z.B. das analoge [mm] PF_{3} [/mm] enthält "hybridisierten" Phoshor (Bindungswinkel 104°).
Andererseits kann ich keinen Fehler in folgender Argumentation finden (stammt von mir; nicht aus irgendeinem Lehrbuch!):
Auch im [mm] PH_{3} [/mm] ist das P-Atom hybridisiert, aber das im Vergleich zu den kleinen H-Atomen sehr voluminöse nicht-bindende Orbital am P-Atom drückt die Bindungswinkel auf 93,5° zusammen.
Du siehst, wie schwierig es sein kann, die Realität anhand von Modellen bzw. Theorien zu erklären!
mfG!
Zwerglein
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Hi.
Ich studiere im 1. Semester und hatte NIe Orbitale in der Schule. Hab jetzt ne Mündliche Prüfung und muss ein Beispiel haben, damit ich das verstehen kann. (Habs durch die genaue Antwort schon sehr gut verstanden).
Wenn jetzt jemand fragen würde, welche Hybridisierung Nitrat hat oder H2O, was würde ich da antworten? Und: Begründung, also woran erkennt man das?
Ich würde jetzt sahen, Nitrat hat sp³, weil vom N 3 Bindungen zum O ausgehen und dass man das daran auch sehen kann. Beim O sp2, weil halt nur 2 Bindungen. Richtig? Hat das noch irgendwas mit Farbe zu tun oder so? (Hab ich so gehört)?
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Hi, VampireLady,
> Wenn jetzt jemand fragen würde, welche Hybridisierung
> Nitrat hat oder H2O, was würde ich da antworten?
Ich fang' mit Wasser, [mm] H_{2}O, [/mm] an.
Würde sich das Sauerstoffatom unhybridisiert mit den beiden H-Atomen verbinden, müssten 2 p-Orbitale dieses Atoms mit den s-Orbitalen von H überlappen. Da p-Orbitale senkrecht aufeinander stehen, würde der Bindungswinkel im [mm] H_{2}O [/mm] - Molekül um 90° herum betragen.
Untersuchungen (u.a. Röntgenstrukturanalyse) haben aber ergeben, dass dieser Winkel mit 104.5° eher in Richtung Tetraederwinkel (109,5°) tendiert.
Das führte zu der These, dass das Sauerstoffatom im [mm] H_{2}O-Moleküle sp^{3} [/mm] hybridisiert ist (und der Tetraederwinkel durch die beiden nichtbindenden, relativ diffusen, Elektronenpaare am O-Atom um ca. 5° zusammengedrückt wird).
> Ich würde jetzt sagen, Nitrat hat sp³, weil vom N 3
> Bindungen zum O ausgehen und dass man das daran auch sehen
> kann. Beim O sp2, weil halt nur 2 Bindungen. Richtig?
Leider nein! Nitrat [mm] (NO_{3}^{-}) [/mm] ist NICHT pyramidenförmig gebaut (analog etwa dem Ammoniak), sondern EBEN.
Das heißt: Der Bindungswinkel beträgt 120°.
Diesen Sachverhalt erklärt nur eine [mm] sp^{2}-Hybridisierung [/mm] am Stickstoffatom.
(Übrigens gehen vom Stickstoffatom sozusagen zwei Einfachbindungen und eine Doppelbindung aus, genau wie bei einem C-Atom im Ethen-Molekül. Und auch dort ist das C-Atom ja [mm] sp^{2}-hybridisiert!)
[/mm]
Zu Deiner Annahme, dass auch die O-Atome hybridisiert seien, ist zu sagen, dass diese Annahme hier überflüssig ist, da keines der O-Atome Bindungen zu ZWEI anderen Atomen ausbildet, folglich auch keine Bindungswinkel am O-Atom auftreten, die man erklären müsste.
> Hat
> das noch irgendwas mit Farbe zu tun oder so? (Hab ich so
> gehört)?
Kann mir nicht denken, worauf Du da hinaus willst!
Wasser ist eine farblose Flüssigkeit;
Nitrate der Hauptgruppenelemente sind weiße Feststoffe,
die der Nebengruppenelemente sind zwar häufig farbig,
aber hier kommt die Farbe von den Metall-Ionen und nicht vom Nitrat.
Farbe hat etwas mit der Anregung von Valenzelektronen durch Lichtenergie zu tun. Bin mit ziemlich sicher, dass die Hybridisierung hierbei keine Rolle spielt!
mfG!
Zwerglein
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Danke erstmal! Weiß ich schonmal etwas. Also hat Hybridisierung immer was mit der räumlichen Anordnung zu tun.
Kann man das irgendwie verallgemeinern? Also wie jetzt zu sagen C ist immer sp² und O immer sp³? Oder ändert sich das in jedem Molekül?
LG
Vamp
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Hi, VampireLady,
> Danke erstmal! Weiß ich schonmal etwas. Also hat
> Hybridisierung immer was mit der räumlichen Anordnung zu
> tun.
Im Grunde benötigt man dieses Hypothese fast nur, um die räumliche Anordnung von Molekülen, Ionen, vor allem Komplexen zu erklären.
> Kann man das irgendwie verallgemeinern? Also wie jetzt zu
> sagen C ist immer sp² und O immer sp³? Oder ändert sich das
> in jedem Molekül?
C ist ein typisches Beispiel:
Im Methan [mm] (CH_{4}) [/mm] es [mm] sp^{3}-hybridisiert,
[/mm]
im Ethen [mm] (C_{2}H_{4} [/mm] ist es [mm] sp^{2}-hybridisiert,
[/mm]
im Ethin [mm] (C_{2}H_{2}) [/mm] ist es sp-hybridisiert.
Merke:
Für das C-Atom gilt:
[mm] sp^{3}-Hybridisierung [/mm] bei 4 Einfachbindungen,
[mm] sp^{2}-Hybridisierung [/mm] bei 2 Einfachbindungen und einer Doppelbindung,
sp-Hybridisierung bei einer Einfachbindung und einer Dreifachbindung, aber auch bei 2 Doppelbindungen.
Es bleibt einem im Grunde weiter nichts übrig, als sich einige wichtige Elemente mit ihren wichtigsten Hybridisierungen zu merken.
Analogschlüsse auf andere ("ähnliche") Elemente müssen immer wohlüberlegt sein - und können trotzdem schiefgehen!
(siehe das Beispiel Stickstoff und Phosphor)
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