Hybrid-Orbital
Die durch Quadrierung der Wellenfunktion (s. Max Borns Wahrscheinlichkeitsinterepretation) der jeweiligen Elektronen erzeugten Orbitale stimmen nicht immer mit den aufgrund chemischer Eigenschaften zu vermutenden Formen überein. Durch eine Linearkombination der Wellenfunktionen entstehen rechnerisch so genannte Hybridorbitale. Diesen Modellierungsvorgang nennt man Hybridisierung der Orbitale.
So stellt man fest, dass das Kohlenstoffatom in der äußeren Elektronenschale zwei s- und zwei p-Elektronen besitzt. Dementsprechend müssten diese Orbitale bei den C-H-Bindungen im Methan zu unterschiedlichen Bindungen führen. Tatsächlich stellt man aber fest, dass die vier Bindungen gleichartig und nicht unterscheidbar sind.
Dies kann man durch sp3-Hybridisierung erklären: Das doppelt besetzte, kugelförmige s-Orbital wird mit den drei einfach bzw. nicht besetzten hantelförmigen p-Orbitalen zu vier gleichen, kegelförmigen sp3-Hybridorbitalen kombiniert, die mit je einem Elektron besetzt sind. Diese richten sich tetraedrisch im Raum aus und bilden mit den s-Elektronen des Wasserstoffs gleiche Atombindungen. Das so entstandene Modell entspricht den beobachteten Eigenschaften des Methans.Mechanismus
Hybridisierung | Ausrichtung | Beispiele |
---|---|---|
sp | linear | HgCl2 |
sp2 | trigonal | BF3, Graphit |
sp3 | tetraedrisch | CH4, Diamant |
dsp3 | trigonal-bipyramidal | PF5 |
d2sp3 | oktaedrisch | SF6 |
dsp2 | quadratisch | Kupferkomplexe |