Hybridorbitale

Ein Hybridorbital bezeichnet die Mischung von mehreren Orbitalen, die nicht zu der gleichen Orbitalart gehören, aber energetisch auf einem ähnlichen Niveau sind.

Dieser Vorgang wird auch als Hybridisierung bezeichnet.


Erklärung

Unter einer Hybridisierung wird eine Mischung von mehreren Orbitalen beschrieben, wodurch Hybridorbitale entstehen.

Bei einem Kohlenstoffatom mischen sich drei p-Orbitale mit einem s-Orbital, dadurch befinden sich die Orbitale auf einem energetisch gleichen Niveau und es können vier Elektronen ungepaart vorliegen.

Dadurch kann ein Kohlenstoffatom auch vier Einfachbindungen eingehen. Das resultierende Orbital wird auch als Hybridorbital bezeichnet.


Beispiel

Das hier zu betrachtende Beispielmolekül ist das Methan.

Da bei Methan vier Einfachbindungen vorliegen, erwartet man für Methan eine tetraedrische Anordnung der Wasserstoffatome. Das Eingehen der vier Bindungen ist nur möglich, aufgrund der Hybridisierung.

Um dies zu veranschaulichen, kann man die Orbitale anhand einer Energieskala betrachten.

Es wird eine Energieskala dargestellt, in der ein eins s Orbital energetisch am günstigsten ist, dann kommt das 2s orbital und am energetisch ungünstigsten ist das zwei p orbital. Außerdem ist das eins s orbital und zwei s orbital mit zwei Elektronen besetzt und zwei von den zwei p orbitalen mit jeweils einem elektron

Jedoch passen sich die s- und die p-Orbitale energetisch auf ein Niveau an, dadurch können die vier Elektronen ungepaart vorliegen und ein Kohlenstoffatom kann vier Bindungen eingehen.

Es wird in der Grafik dargestellt, dass das obere diagramm durch eine s p drei Hybridisierung in andere Orbitale überführt werden kann. Hier liegt immernoch ein eins s orbital vor, welches mit zwei Elektronen besetzt ist, jedoch liegen auch vier s p drei hybridorbitale vor, die mit jeweils einem Elektron besetzt sind

Dadurch, dass anschließend die s-Orbitale der Wasserstoffatome mit den Hybridorbitalen des Kohlenstoffs überlappen, bilden sich vier σ-Bindungen.

σ-Bindungen werden auch als Einfachbindung bezeichnet.

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