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Hallo!
Kann mir vielleicht jemand erklären, woran man z.B. im Stickstoff und Methan die sigma- und die pi-Bindung erkennt? Also woher weiß man welche orbitale sigmabindung und welche pibindungen bilden?
Danke schon mal!!!

Sigma-Bindungen enstehen durch die Überlappung von s-Orbitalen und pi-Bindungen durch die Überlappung von p-Orbitalen.

Einfachbindungen wie bei H2 enstehen duch die Überlappung zweier s-Orbitale.

O2 hat eine Doppelbindung. Eine Bindung entsteht durch die Überlappung zweier s-Orbitale und eine durch die Überlappung zweier p-Orbitale. In dieser Doppelbindung liegt also ein sigma- und eine pi-Bindung vor.

Dem Periodensystem kann man anhand der Elektronenverteilung in den Schalen entnehmen wieviel besetzte und unbesetzte s-, p-, etc.-Orbitale jedes Element hat.

und wann muss ich bei der VB-Theorie die Hybridisierung durchführen? Immer? auch bei Stickstoff?

@SantaMaria: so leider nicht richtig-- die Art der Bindung (sigma, pi) definiert sich _nicht_ ueber die Beteiligten Orbitale, sondern ueber die Symmetrie des bindenden Orbitals.

Eine Sigmabindung ist rotationssymmetrisch zur Bindungsachse und die Elektronendichte liegt u.A. _auf_ der Bindungsachse.
Eine Pibindung hingegen hat eine Knotenebene, die die Bindungsachse durchlaeuft und die Elektronendichte auf der Bindungsachse ist null.
Eine Deltabindung hat zwei (aufeinenader senkrecht stehende) Knotenebenen, die die Bindungsachse durchlaufen.

Daher koennen auch p- und d-Orbitale and sigma- oder pi-Bindungen beteiligt sein (oder f-Orbitale an sigma, pi, und delta-Bindungen, aber zu letzterem bitte kein Beispiel verlangen).

Generell ist es Muehsam, aus einer Summenformel die Struktur und die Hybridisierung abzuleiten. Im Endeffekt musst Du die raeumliche Struktur der Verbindung kennen, und kannst dann ueberlegen, die die Orbitale hybridisiert sein muessen, damit diese Struktur moeglich ist.
Bei vielen Uebergangsmetallgeschichten laeuft es wirklich darauf hinaus, die Strukturen auswendig zu lernen. In allererster Naeherung kannst Du aber annehmen, dass Dein Molekuel die Struktur annimmt, in der die jeweiligen Atome/Liganden/whatever die maximale Distanz voneinander einnehmen.

Im Falle von Methan: die Struktur mit der maximalen Distanz der Wasserstoffe vom Kohlenstoff ist der Tetraeder, also vier gleich lange C-H-Bindungen. Um das zu erreichen, brauchst Du vier identische Orbitale des Kohlenstoffs, die mit den s-Orbitalen der Wasserstoffe ueberlappen koennen-- daher muessen es sp3-Hybride sein.

Gruss zonko

zonko hat geschrieben: Eine Sigmabindung ist rotationssymmetrisch zur Bindungsachse und die Elektronendichte liegt u.A. _auf_ der Bindungsachse.

Aber wenn s orbitale an der Bindung beteiligt sind können das dann nur Sigma Bindungen sein? Ich finde das Thema sehr verwirrend und dachte immer da muss es doch eine pauschale Regel geben.
Und wie bekomme ich die Bindungsachse heraus? Wenn px auf der Bindungsachse liegt ist dann py oder pz bereit pi Bindungen einzugehen?

zonko hat geschrieben: Generell ist es Muehsam, aus einer Summenformel die Struktur und die Hybridisierung abzuleiten. Im Endeffekt musst Du die raeumliche Struktur der Verbindung kennen, und kannst dann ueberlegen, die die Orbitale hybridisiert sein muessen, damit diese Struktur moeglich ist.

Mir wurde von meinem Prof gesagt, dass er keine Namensreaktionen auswendig gelernt haben möchte sondern, dass wir verstehen wie der Mechanismus funktioniert. Und dass man anhand von den Orbitalen sehen kann wie Stoffe nach einer Reaktion miteinander verbunden sind. Geht das nun oder nicht, weil ich echt am verzweifel bin, wenn ich bestimmen muss ob das Produkt dann nachher cis oder trans oder was weiß ich wie aussieht und wenn die Stoffe etwas größer sind an welchem c sich etwas anlagert.
Ich hoffe da gibt es irgend einen Tipp und wenns pro Reaktionsart etwas gibt, dass ich bisher noch net gefunden habe:)
liebe Grüße Ina

Hallo Ina

Ja, wenn ein s-orbital beteiligt ist, dann handelt es sich immer um eine sigma-bindung. Das "zweite" Orbital muss dabei aber kein s-Orbital sein. Aber: es gibt auch p-p-sigmabindungen oder d-p-sigmabindungen (letztere selten).

mit den p-orbitalen hast Du Recht: wenn eines auf der Bindungsachse liegt, koennen die anderen pi-Bindungen eingehen.

Zum letzten Punkt: um den Mechanismus zu verstehen, musst Du ihn ja zwangslaeufig auch kennen- so gesehen finde ich es etwas scheinheilig, wenn der Prof sagt, ihr muesst die Mechanismen nicht auswendig lernen. Wie gesagt, wenn Du eine (raeumliche) Vorstellung von den Strukturen hast, dann kannst Du Dir die beteiligten Orbitale ableiten.

Das koennen wir mal an einem konkreten Beispiel durchexerzieren wenn Du willst, aber ich weiss nicht wie ich auf die schnelle da allgemeingueltige Regeln aufstellen soll.

Gruss zonko

ein kleiner Nachtrag (auch wenn es etwas spät ist):

Überlappen können nur Orbitale mit der selben Magnetquantenzahl dabei gilt das m=0 sigma ist und m= +-1 pi (aufpassen wie das Koordinatensystem aufgespannt ist)