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Tutorial MenueAtombau und Chemische BindungLerneinheit 5 von 11

Chemische Bindung: Hybridisierung

Hybridisierung: Struktur von Ammoniak und Wasser

Ammoniak

Stickstoff hat im Vergleich zum Kohlenstoff ein weiteres Elektron. Damit sind alle p-Orbitale des Stickstoffs einfach besetzt und könnten zur Bildung des NH3-Moleküls mit den 1s-Orbitalen der Wasserstoff-Atome überlappen. Daraus würde sich ein H-N-H-Bindungswinkel von 90° ergeben. Die räumliche Elektronenverteilung wäre nicht sehr vorteilhaft und ein Orbitallappen der p-Orbitale würde jeweils bei der Bindungsbildung vernachlässigt.

Stattdessen ist Stickstoff sp3-hybridisiert.

Abb.1
sp3-Hybridisierung des Stickstoffs

Die Struktur mit Hybridorbitalen am Stickstoff ist günstiger als die Anordnung ohne Hybridisierung, da die Elektronen weiter voneinander entfernt sind. Das NH3-Molekül hat eine trigonal-pyramidale Struktur. Die H-N-H-Bindungswinkel sollten aufgrund der tetraedrischen Anordnung der sp3-Hybridorbitale 109,5° betragen. Tatsächlich sind im Ammoniakmolekül die H-N-H-Winkel 107,3° groß. Die leichte Winkelstauchung lässt sich durch den erhöhten Raumbedarf des freien Elektronenpaars im vierten Hybridorbital erklären.

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Abb.2
Orbitalmodell
Abb.3
3D-Modell

Wasser

Ebenso wie der Stickstoff im Ammoniak ist auch das Sauerstoffatom im Wassermolekül sp3-hybridisiert. Von den vier Hybridorbitalen sind aufgrund des zusätzlichen Elektrons zwei doppelt besetzt. Die einfach besetzten Hybridorbitale überlappen mit den 1s-Orbitalen des Wasserstoffs.

Der H-O-H-Winkel beträgt 104,5°, weil die beiden Orbitale mit den freien Elektronenpaaren einen erhöhten Raumbedarf haben.

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Abb.4
Orbitalmodell
Abb.5
3D-Modell
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