Warum stellt man H2O gewinkelt dar?
Wieso stellt man das Wasser Molekül gewinkelt dar?
4 Antworten
Hallo diecooleperson1,
das Wassermolekül ist gewinkelt, wie hier auch schon Einige gesagt haben.
HintergrundElektronen sind keine kleinen Kügelchen, sondern elementare Anregungen von Feldern mit einem Wellencharakter, deren Wellenlänge antiproportional zum Impuls sind.
Im elektrischen Feld des Atomkerns bilden sie eine Art stehende Wellen, die Orbitale. Die Amplitude der Welle an jedem Ort hängt damit zusammen, wie wahrscheinlich eine Detektorzelle dort anschlagen würde.
In jedes Orbital "passen" maximal 2 Elektronen. Orbitale, die nur einfach besetzt sind, "hungern" nach einem zweiten. Atome oder Moleküle mit "hungrigen" Orbitalen heißen Radikale; das sind die berüchtigten "freien Radikale" die man im Körper mit Vitaminen etc. unschädlich machen will.
Abb. 1: Zwei verschiedene Orbitale, ein 2s- und ein 3p- Orbital, erstellt mit Electron Orbitals. Die Farbgebung steht für die Phase und ändert sich in der App zeitlich, wie in Wirklichkeit auch, nur ungleich langsamer.
Die Hülle des Sauerstoffatoms/ WassermolekülsUnter Chemgapedia findest Du etwas über die Orbitale des Wassermoleküls, die im Wesentlichen die des Sauerstoffatoms sind.
Die beiden inneren Elektronen bilden das 1s- Orbital, das der tiefsten Energie und dem Drehimpuls 0 entspricht.
Auf dem zweittiefsten Energieniveau findet sich im Prinzip zum Einen das sog. 2s- Orbital, wieder mit Drehimpuls 0, die restlichen 4 Elektronen verteilen sich auf die sog. 2p- Orbitale mit dem Drehimpulswert 1∙ħ (mit ħ ≈ 1,054×10⁻³⁴ Nms), wobei dies nicht der Betrag ist, sondern die maximale Komponente entlang einer bestimmten Achse.
Es gibt 3 Achsen, aber auch 3 mögliche Orientierungen des Drehimpulses 1∙ħ zu einer Achse, in Richtung, quer dazu und entgegen. Daher gibt es 3 2p- Orbitale.
HybridisierungDiese Orbitale werden bei der Bildung des Wassermoleküls hybridisiert, d.h., es gibt 4 gleiche Orbitale, die so ein Mittelding zwischen dem 2s- Orbital und den 2p- Orbitalen darstellen und in etwa keulenförmig sind. Zwei davon sind schon beim Sauerstoffatom doppelt besetzt, die anderen beiden wären es nicht, wenn nicht jedes Wasserstoffatom ein Elektron beisteuern würde.
Ergänzend: Und die räumliche Struktur erklärt sich auch aus der Geometrie der "Aufenthaltsräume' der Bindungselektronen. den sogenannten Orbitalen. Daher hat man hier schon eine Schwäche des Bohrschen Atommodells aufgegriffen. Elektronen kreisen um ihren Kern nämlich NICHT wie Planeten um Sonne, sondern halten sich mit sehr hoher Wahrscheinlichkeiten in bestimmten Bereichen um den Atomkern auf.
Weil es gewinkelt ist. Die freien Elektronenpaare am Sauerstoff brauchen viel Platz, sodass die beiden Bindungen zum Wasserstoff näher aneinander geschoben werden.
Da sind am Kohlenstoffatom keine freien Elektronenpaare.
Die Sauerstoffe sind da über Doppelbindungen an ein Kohlenstoff gebunden, welches ansonsten keine freien Elektronenpaare hat. Deshalb ist es ein lineares Molekül.
Weil das Molekül gewinkelt ist, um den bestmöglichen Abstand unter den einzelnen Atomen zu erreichen.
Und bei Co2?