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Darstellungsarten von Molekülstruktur
Kugel-
Stab-Modell
Polyeder Kalotten-
Modell
(Kugelkappen)
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Valence Shell Electron Pair Repulsion
Valenzelektronenpaar-
Abstoßungs-Modell
Gillespie-Nyholm-
Methode
VSEPR-Methode
Ronald J. Gillespie (*1924) und
Sir Ronald Sydney Nyholm (1917-1971) –
die „Väter“ der VSEPR- Theorie 2
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Freie und bindende Elektronenpaare ordnen sich
so um ein Zentralatom an, dass die
gegenseitigen abstoßenden Wechselwirkungen
minimiert werden
Die Abstoßung zwischen zwei freien Elektronen-
paaren ist größer als zwischen einem freien und
einem bindenden Elektronenpaar
Die Abstoßung zwischen einem freien und einem
bindenden Elektronenpaar ist größer als die
zwischen zwei bindenden Elektronenpaaren
Die Abstoßung zwischen bindenden Elektronen-
paaren ist am geringsten
Mehrfachbindungen werden wie Einfach-
bindungen behandelt
VSEPR-Methode
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VSEPR-Methode
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VSEPR-Methode: Polyeder / freie Elektronenpaare
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A ist das zentrale Atom
X steht für an A gebundene Atome
E steht für freie Elektronenpaare am Zentralatom
Elektronenpaare Molekülgestalt
AX2
C OOCO2
Zwei Elektronenpaare - Der AX2-Typ
Kohlendioxid
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Elektronenpaare Molekülgestalt
AX3
AX2E
trigonal-planar
gewinkelt
Drei Elektronenpaare - Der AX3- und AX2E-Typ
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AX3
AX2E
BCl3 B
Cl
ClCl
Drei Elektronenpaare - Der AX3- und AX2E-Typ
Bortrichlorid
8
Zahl der Valenzelektronen-
paare führt hier zur
Oktettunterschreitung,
bei
jedoch zur Oktettaufweitung
(Achtung: nur die rechte
mesomere Grenzformel ist eine
korrekte Lewis-Formel)
Schwefeldioxid
S+ O O-
S O 2 S
O O
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Elektronenpaare Molekülgestalt
AX4
AX3E AX2E2
tetraedrisch
trigonal-pyramidal gewinkelt
Vier Elektronenpaare - Der AX4-, AX3E- und AX2E2-Typ
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AX4
AX3E
AX2E2
C
H
H
H
HCH4
NH3
NH H
H
H2O OH H
Vier Elektronenpaare - Der AX4-, AX3E- und AX2E2-Typ
Ammoniak
Wasser
Methan
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Raumbedarf nichtbindender Elektronenpaare
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VSEPR-Modell: Übersicht über mögliche Anordnungen
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VSEPR-Modell: mehrere „Zentralatome“
Essigsäure
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Polare Bindungen
Bindungsdipol: Vektorgröße, zeigt in jeder Bindung in
Richtung des elektronegativeren Elements, Länge ~
Gesamtdipolmoment: Vektorsumme der Bindungsdipole
Farbcodierung auf einer Isooberfläche
der Elektronendichte für CO2: höheres
ESP – rot, niedrigeres ESP - blau 14
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Polare und unpolare Moleküle
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109.5°
Methan, CH4
1s2
1s2
2s2
2s2
2p2
2p2
C
En
erg
ie
Kovalente Bindung - Hybridisierungsmodell
Elektronenkonfiguration C: [He]2s22p2
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1s2 2s2 2p2
C
H
1s 1s
1s2
1s2
2s2
2s
2p2
2p3
C
C1s2
2s1
2p3
En
erg
ie
Hybridisierungsmodell
„ CH2 “
„Promotion“
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sp³ – Hybridisierung
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Hybridisierung – sp³
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Hybridisierung – sp²
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sp² - Hybridisierung: Ethylen
sp²-Orbitale bilden σ-Bindungen
unhybridisierte p-Orbitale bilden π-Bindung 21
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p-Orbitals-Orbital sp-Hybrid
+
p-Orbitales-Orbital sp -Hybrid2
+ +
sp -Hybrid33 p-Orbitales-Orbital
+
Übersicht Hybridisierungstypen „s+p“
tetraedrisch
Tetraeder
linear
trigonal planar
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MO-Theorie
• LCAO-MO
• Braucht AO‘s
vergleichbarer
Energie,
Phase und
räuml. Orient.
• Sagt BO und
magnetische
Eigenschaften
voraus
• Schnell un-
übersichtlich
Vergleich der Konzepte zu kovalenten Bindungen
VB-Theorie
• Hybridisierung
• Geht aus von
Atomorbitalen
• Sagt Molekül-
struktur voraus
• Konzeptionell
einfach
• Keine
Erklärung von
magnetischen
Eigenschaften
Lewis-Formeln
• Oktettregel
• Bindigkeit und
Bindungs-
ordnung wird
vorhergesagt
• Keine
strukturelle
Voraussage
• Keine
Erklärung von
magnetischen
Eigenschaften 23
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Molekülstruktur,
Polyeder, Kugel-Stab-Modell, Kalottenmodell,
VSEPR-Methode, wichtige Polyeder, Gesamtzahl der
Bindungspartner / der freien Elektronenpaare,
Molekülstrukturen von AXnEm- Molekülen,
Bindungsdipol, Gesamtdipolmoment,
polare und unpolare Moleküle,
Hybridisierung, Gestalt von sp1/2/3 - Hybridorbitalen
Wichtige Begriffe
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