Ammoniak-Molekül (${\text{sp}}^{\text{3}}$-Hybrid)

Die Struktur des Ammoniak-Moleküls lässt sich in grundsätzlich gleicher Weise interpretieren. Da der Stickstoff ein Elektron mehr besitzt als Kohlenstoff, also die Konfiguration 2s² 2p³ aufweist, kann er nur noch drei $\text{H}$-Atome binden.

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Abb.1

Abb.2

Die experimentell ermittelte Struktur einer trigonalen Pyramide, an deren Ecken sich das $\text{N}$- und die drei $\text{H}$-Atome befinden, lässt sich ebenfalls aus einem sp³-Hybrid ableiten, wenn man annimmt, dass ein Hybridlappen mit zwei Elektronen besetzt ist, während die anderen drei kovalente Bindungen zu den $\text{H}$-Atomen bilden. Die beiden an der Bindung nicht beteiligten Elektronen bezeichnet man als freies Elektronenpaar. Der $\text{H}-\text{N}-\text{H}$-Winkel beträgt im $\text{N}{\text{H}}_3$-Molekül 107° gegenüber dem exakten Tetraederwinkel von 109° im $\text{C}{\text{H}}_4$. Man erklärt dies damit, dass das freie Elektronenpaar nur unter dem Einfluss eines Atomkerns steht, also größere Ausdehnung besitzt als die bindenden Elektronenpaare. Dadurch erfolgt eine Zusammendrängung der drei $\text{H}$-Atome und eine Verkleinerung des Bindungswinkels.