Warum muss ein Atom hybridisieren?

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2 Antworten

Nun ja, nicht ein Atom hybridisiert, sondern die Orbitale, in denen sich die Elektronen aufhalten.

Und zwar sowohl innerhalb eines Atoms:
Aus einem s- und einem p-Orbitale bilden sich 2 sp-Hybridorbitale.
Oder aus einem s- und drei p-Orbitalen bilden sich 4 sp³-Hybridorbitale.

Als auch zwischen Atomen:
Aus einem s-Orbital von Atom A und einem s-Orbital von Atom B werden ein bindendes und ein antibindendes Orbital.

Das geht auch kombiniert, im Methan z.B.:
Die vier sp³-Hybride eines C-Atoms bilden mit je einem s-Orbital eines H-Atoms je ein binden Orbital (das besetzt ist) und ein antibindendes (das leer ist).

Die Frage war aber, warum sie das tun, oder "müssen".
Nun ja, sie tun es, weil sie es können.
Ich kann dir das nicht theoretische herleiten, aber die Hybridorbitale sind genau so eine Möglichkeit wie die "reinen" Orbitale.

Und die Orbitale formen sich so, dass die entstehende Verbindung am stabilsten ist, also die geringste Energie aufweist.
Im Methan z.B. bilden die H-Atome eine regelmäßige Anordnung, den Tetraeder. Das ist eben günstiger, also wenn sich auf der einen Seite 3 H-Atome ´gegenseitig ihren Platz streitig machen, während das vierte Platz bis zum Abwinken hat.
Und vier gleiche Bindungen sind auch günstiger als 1 starke unds 3 schwache.

Man kann da sicher viel errechnen, wenn man sich (besser als ich) damit auskennt, aber im Zweifel muss man einfach experimentell bestimmen, welche Hybridisierung vorliegt.

Für dich bedeutet das, dem Kram einfach zu lernen. Wirklich verstehen wirst du das erst im Studium.

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Bindungen werden dann stark (und stabil), wenn die Orbitale möglichst gut überlappen.

Noch mal mit  Methan:

C hat im Grundzustand 1 doppelt besetztes s , 2 einfach besetzte p und ein leeres p. Für die Bindung mit dem s vom H-atom kommen nur einfach besetzte (z.B. 2 der 3 p) in Frage.
Die reinen Orbs schauen ungünstig aus:
s fällt zunächst sowieso aus (doppelt besetzt), die Kugelwolke könnte nur auf einer Seite überlappen. Bei den beiden p liegt eine Hantelhälfte auf der anderen Seite (schlecht). Außerdem zu nahe (90 Grad).
Was tun?
1) Promotion=Verlagern unter Energieaufwand! des einen s-Elektrons ins leere p.
Gewinn von 2 zusätzlichen Bindungsmöglichkeiten.
2) Hybridisierung=Mischen der 4 einfach besetzten.
Ergebnis: ungünstige Kugel bzw. Hantelform ist weg, statt dessen weit ausgreifende Keule (gute Überlappung) und Aufweitung des 90Grad zum 109Grad-Winkel des Tetraeders  (weniger Behinderung s. T. Newton).
Da das C-Atom vor dieser Prozedur von seinem Glück nichts weiß (Promotion ist sogar endotherm), muß man es dazu zwingen (Aktivierungsenergie).


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