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Tutorial MenueAtombau und Chemische BindungLerneinheit 8 von 11

Chemische Bindung: Konjugierte Doppelbindungen

Chemische Bindung: Molekülorbitale von Butadien

Für Systeme mit konjugierten Doppelbindungen und planarer Struktur gilt die Regel, dass σ- und π-Molekülorbitale nicht miteinander wechselwirken. Die π-Molekülorbitale bestimmen die spektroskopischen und chemischen Eigenschaften von konjugierten Molekülen. Um Butadien zu beschreiben, genügt es, die Molekülorbitale zu betrachten, die sich durch die Überlappung der vier p-Orbitale ergeben. Die Molekülorbitale werden nach der Regel "Je mehr Knoten, je energiereicher" geordnet.

Tab.1
π-Molekülorbitale von 1,3-Butadien
Orbitale aus der qualitativen MO-Theorieberechnete 3D-Orbitale
Abb.
Ψ4 - 3 Knoten - antibindend
Mouse

Transparenz: ein/aus

Abb.
Ψ3 - 2 Knoten - antibindend
Mouse

Transparenz: ein/aus

Abb.
Ψ2 - 1 Knoten - bindend
Mouse

Transparenz: ein/aus

Abb.
Ψ1 - 0 Knoten - bindend
Mouse

Transparenz: ein/aus

Die Molekülorbitale Ψ1 und Ψ2 sind bindend, weil die bindenden Wechselwirkungen überwiegen. Ψ3 und Ψ4 sind antibindend.

Die vier p-Orbitale der Kohlenstoff-Atome sind jeweils mit einem Elektron besetzt. Mit diesen vier Elektronen werden die beiden bindenden Molekülorbitale gefüllt. Das HOMO von Butadien (Ψ2) entspricht der wichtigsten Resonanzstruktur in der Beschreibung der Valence-Bond-Theorie. Die Elektronen sind entlang der beiden endständigen C-C-Bindungen lokalisiert. Zwischen den beiden Atomen C2 und C3 liegt eine Knotenebene.

Das niedrigste π-Orbital zeigt, dass die Bindungsordnung zwischen C2 und C3 größer ist als die der aus dem σ-System resultierenden Einfachbindung. Ψ1 besitzt zwischen C2 und C3 bindende Eigenschaften. Daraus resultiert eine partielle π -Bindung zwischen den beiden Doppelbindungen (Konjugation).

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