Frage von paular333, 61

Chemie: was ist Hybridisierung?

Hallo, kann mir jemand in einfachen Sätzen erklären was eine Hybridisierung ist? Ich verstehe es nicht, hab auch schon gegoogelt. Aber springen da die Elektronen jetzt zu anderen Energieniveaus oder was heisst Hybridisierung?
Danke im Voraus, LG!

Antwort
von Miraculix84, 61

Der Begriff Energieniveau ist hier schwierig. Der ist sehr an das Schalenmodell angelehnt und gibt die Wirklichkeit nur unzureichend wieder.

Im Orbitalmodell ist ein Orbital ein Ort erhöhter Aufenthaltswahrscheinlichkeit - quasi so wie deine Wohnung. Ich versuche das jetzt mal ganz platt zu erklären:

Wenn du im Erdgeschoss wohnst, ist es sehr wahrscheinlich, dich dort anzutreffen. Deine Wohnung hat eine eher niedrige Energie und zwei Zimmer.

Wenn dein Kumpel im ersten Stock wohnt, ist es sehr wahrscheinlich, ihn dort anzutreffen. Seine Wohnung hat eine höhere Energie. (Das leuchtet sofort ein, wenn du ihm den Bierkasten raufträgst) und zwei Zimmer.

Wenn man euch jetzt aber beide betrachtet, kann man sagen, dass es (statistisch) wahrscheinlich ist, dass ihr euch im 0,5. Stockwerk befindet. Dabei verändert sich allerdings die Form eurer Wohnungen zu einer Hybridwohnung. ;) ;) ;) Der Energiehalt dieser Hybridwohnung hat dann ebenfalls einen Mittelwert aus euren beiden Wohnungen und vier Zimmer.

Das war jetzt der Versuch eines sehr platten Beispiels, bei dem man sehr schnell sieht, dass es u.A. mit der Formveränderung doch ein bisschen hinkt ;).

Vielleicht hat es dir trotzdem geholfen - wenigstens beim Verständnis deines Schulbuches zu diesem Thema. ;).


LG
MCX


Antwort
von PWolff, 48

Vermutlich ist der Begriff aus der Biologie übernommen worden, wo ein Hybrid eine Kreuzung zweier Rassen ist (die oft günstigere Eigenschaften hat als beide Eltern, aber wegen der Verteilung der benötigten Gene auf die Chromosomen nicht als eigene Rasse existieren kann).

Ein Hybridorbital ist eine "Kreuzung" zweier Orbitale, deren Energieniveaus zusammenfallen oder nahe beieinander liegen. Dadurch können Elektronen sich in Bereichen aufhalten, die anders aussehen als die Orbitale, aus denen das Hybridorbital zusammengesetzt ist. Z. B. kann ein kugelsymmetrisches s-Orbital und ein hantelförmiges p-Orbital zu zwei keulenförmigen Orbitalen hybridisieren, die in entgegengesetze Richtungen zeigen. Ein Elektron in so einem keulenförmigen Orbital hält sich die meiste Zeit auf einer Seite des Atoms auf.

Diese "einseitigen" (Keulen-)Orbitale sind besonders dann günstig, wenn in dieser Richtung ein anderes Atom liegt, mit dem dann eine Bindung eingegangen werden kann. Dann haben sie eine deutlich niedrigere Energie als jedes der beiden "Eltern-"Orbitale. (Die Keule, die in die andere Richtung zeigt, hat dann entsprechend eine höhere Energie. Aber wenn die Eltern-Orbitale nicht beide vollständig besetzt waren, kann die Keule ja (teilweise) leer bleiben.)

Expertenantwort
von Kaeselocher, Community-Experte für Chemie, 35

Elektronen springen nirgendwohin, sie sind überall gleichzeitig. Oder fast. Naja jedenfalls immer irgendwo. Nur wo genau, da ist selbst der gute Herr Heisenberg ratlos.

Potentiell können sie sich auch am anderen Ende des Universums aufhalten. Mit einer deutlich größeren Wahrscheinlichkeit befinden sie sich aber in den Räumen die wir als Orbitale bezeichnen.

Nun kann man sich diese Orbitale als geometrische Figuren vorstellen und allesamt für das Wasserstoff brav ausrechnen. Allerdings gibt es auch andere Atome als das Wasserstoffatom und dann wird es mit dem Berechnen schon schwierig. Als cleverer Cheminker kann man mit einigen Tricks aber auch hier recht zuverlässige Werte berechnen.

Knifflig wird es dann, wenn wir keine einzelnen Atome sondern Bindungen von Molekülen berechnen wollen. Empirisch stellt man fest, dass die Bindungswinkel von Molekülen nicht denen entsprechen die man durch eine einfache Überlappung von Orbitalen erwarten würde. Zum Beispiel stehen die p-Orbitale genau senkrecht, also in einem 90°-Winkel zueinander, wie solll man da auf einen Tetraederwinkel von 109° kommen?

Nun ehe oder nachdem man verzweifelt in der Ecke schmollt sagt man einfach es gibt eben noch andere geometrische Formen, sogenannte Hybridorbitale. Diese stellen eine Kombination zweier Orbitale dar. So kann man ein s-Orbital mit drei p-Orbitalen kombinieren und erhält daraus vier entartete sp³-Hybridorbitale. Man kann sich das auch ausrechnen, aber diese Orbitale nehmen genau den Tetraederwinkel ein und alles ist in Butter. Oder Magarine.

Naja zugegeben, man hat etwas getrixt. Hybridorbitale sind ein Modell und jedes Modell hat seine Grenzen. Die nächst bessere Näherung ist die Vorstellung von Molekülorbitalen. Diese lassen sich auch berechnen, allerdings sehr aufwendig und da man den ängstlichen Chemieschüler die Illusion erhalten möchte er müsse in der Chemie nur Stoffmengen ausrechnen lässt man die Differentiale halt eben weg und begnügt sich damit zu sagen es läge an der Hybridisierung. Die Schrödingergleichung darf man dann erst im Chemiestudium lösen ;-)

Antwort
von cg1967, 22

Hallo, kann mir jemand in einfachen Sätzen erklären was eine Hybridisierung ist? 

Die einfachste mir einfallende Erklärung: Der Zusammenfall zweier Unterenergieniveaus.

Aber springen da die Elektronen jetzt zu anderen Energieniveaus oder was heisst Hybridisierung?

Nein. Die springen nicht sondern fallen zusammen. In einem beispielsweise sp³-Orbital kannst du nicht mehr unterscheiden, welches Elektron von s und welches von p kam, die haben die gleiche Energie.

Hoffentlich ist dies einfach genug.

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