Chemie: 4.2.1 Kohlenstoff PDF

 Zurück zur Webseite  Einstellungen    Als erledigt kennzeichnen Länge: Kohlenstoff (C) hat die Elektronenkon8guration [He] 2s2 2p2. Er könnte also noch 4 Elektronen in sei aufnehmen. Kohlenstoff stellt aber eine Bes...

 Zurück zur Webseite  Einstellungen    Als erledigt kennzeichnen Länge: Kohlenstoff (C) hat die Elektronenkon8guration [He] 2s2 2p2. Er könnte also noch 4 Elektronen in sei aufnehmen. Kohlenstoff stellt aber eine Besonderheit dar, da er im Gegensatz zu anderen Atomen m vorliegt. Analog zu den Erklärungen in Kap 3.2 zeigt die folgende Abbildung die Energieniveaus diese Da nur das px- und das py-Orbital einfach besetzt sind und daher in der Lage wären, eine Verbindung Valenzelektronenpaarbindung einzugehen, könnten nur 2 Verbindungen eingegangen werden. Wir ke Verbindungen wie Methan (C-Atom mit 4 H-Atomen; CH4), Ethan (C-Atom mit 1 C-Atom und 3 H-Atom mehr, bei denen vier Bindungen eingegangen werden. Hybridisierung Das geht, da das Kohlenstoffatom die Elektronen des 2s-Orbitals (energetisch) anhebt und dadurch 2p-Orbital vier neue Orbitale, sog. 2sp3-Orbitale, entstehen. Ihre Energie ist jeweils gleich, sie sind ein haben eine neue Form erhalten (Keule). Nun kann der Kohlenstoff vier Verbindungen eingehen. Kommt es zur Überlappung von sp3-Orbitalen zweier C-Atome (Einfachbindung), entsteht eine kovale diesem Fall als Sigma-Bindung bezeichnet wird. Dabei be8ndet sich eine einfache Elektronenwolke Atomen. Dieser Bindungstyp erlaubt eine Drehung um die Bindungsachse. Analog dazu funktionieren Doppel- und Dreifachbindungen. Es ist nicht zwingend notwendig, dass s der Hybridisierung beteiligen. Wenn nur zwei 2p-Orbitale mit dem 2s-Orbital hybridisieren, entstehen Damit ist z. B. eine Doppelbindung möglich: Jeweils ein 2sp2-Orbital der beteiligten C-Atome bildet e aus, und die Überlappung des jeweils erhaltenen p-Orbitals bildet zusätzlich eine weniger energiereic aus. (Die beiden anderen 2sp2-Hybridorbitale gehen am Beispiel von Ethen [C₂H₄] jeweils eine Bindun Wasserstoffatom ein.) Unter einer Pi-Bindung versteht man – im Gegensatz zur Sigma-Bindung – e die p-Orbitale zusammenklappen und ober- und unterhalb der Sigma-Bindung zwei Elektronenwolken die Drehbarkeit um die Bindungsachse verloren. Sigma- und Pi-Bindungen bilden somit zusammen M Bsp.: Betrachten wir Ethin (C2H2). Ethin ist das einfachste Alkin (ungesättigte Kohlenwasserstoffv C-Dreifachbindung enthält). Bei dieser Dreifachbindung bleiben neben zwei neuen 2sp-Orbitalen (d Hybridisierung des 2s- mit einem 2p-Orbital entstehen) zwei 2p-Orbitale erhalten. Es bildet sich du eines sp-Hybridorbitals der beiden wechselwirkenden C-Atome eine Sigma-Bindung. Von den zwe hybridisierten p-Orbitalen werden zwei Pi-Bindungen geknüpft. (Das jeweils „übrige“ sp-Orbital übe dem 1s-Orbital eines Wasserstoffatoms.) Quintessenz: Nicht hybridisierte p-Orbitale bilden die Voraussetzung für Mehrfachbindungen. Sonderformen unter den Kohlenstoffverbindungen stellen Gra8t, Diamant und Fullerene dar. Das Kristallgitter von Graphit baut sich aus übereinander gelagerten ebenen Kohlenstoffschichten a Kohlenstoffatom mit nur 3 anderen Kohlenstoffatomen kovalent verbunden ist (sp2-Hybridisierung). die Kohlenstoffatome mit 4 Elektronen Elektronenpaarbindungen aus (sp3-Hybridisierung). Z VSEPR-Modell  Gemäß dem VSEPR-Modell (für „valence shell electron pair repulsion“, auf Deutsch Valenzschalen-E Abstoßung) ergibt sich die Struktur der dreidimensionalen Bindungen aufgrund der abstoßenden Krä Elektronenpaaren auf der Außen-, also der Valenzschale. Merke: Die keulenartig imponierenden Orbi Abbildungen unten) nehmen zueinander den größtmöglichen Abstand ein. Für die verschiedenen Hy ergeben sich folgende Formen: sp3-Hybridorbitale bilden zueinander einen Winkel von 109,5° (Tetraeder) sp2-Hybridorbitale bilden zueinander einen Winkel von 120° (trigonal planar) sp-Hybridorbitale bilden zueinander einen Winkel von 180° (lineare Ausrichtung, ohne Abb.) Für verschiedene Moleküle kommen verschiedene Winkel heraus. Für Wasser (H2O) nehmen die 2 W Atome) einen Winkel von 104,5° ein. Es schadet vielleicht nicht, die große Tabelle (dafür auf Tabelle gesehen zu haben. t ◀ 2. Atombindung (ko...