Atomorbitale und Orbitalmodell

Das Orbitalmodell bietet eine detaillierte Beschreibung der Atomhülle und der Elektronenverteilung.

Definition: Orbitale sind dreidimensionale Räume, in denen sich Elektronen mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% aufhalten.

Wichtige Eigenschaften von Orbitalen:

• Maximal zwei Elektronen pro Orbital
• Verschiedene Orbitalformen: s, p, d, f
• Unterschiedliche Energieniveaus

Highlight: Die Elemente im Periodensystem haben aufgrund ihrer unterschiedlichen Elektronenzahl verschiedene Orbitalbesetzungen.

Regeln für die Elektronenverteilung:

1. Energieärmere Orbitale werden zuerst besetzt
2. Energetisch gleichwertige Orbitale werden zunächst einfach, dann doppelt besetzt

Example: Elektronenkonfiguration von Stickstoff (N): 1s² 2s² 2p³

Vocabulary: Abkürzende Schreibweise der Elektronenkonfiguration, z.B. Aluminium (Al) = [Ne] 3s² 3p¹

sp²- und sp-Hybridisierung

Die sp²- und sp-Hybridisierung sind wichtig für das Verständnis von Doppel- und Dreifachbindungen.

sp²-Hybridisierung:

• Ein s-Orbital und zwei p-Orbitale hybridisieren
• Bildet drei energetisch gleichwertige sp²-Hybridorbitale
• Ein p-Orbital bleibt im Grundzustand

Example: Ethen (C₂H₄) zeigt sp²-Hybridisierung mit einer Doppelbindung zwischen den C-Atomen

Eigenschaften der sp²-Hybridisierung:

• Trigonale planare Struktur mit Winkeln von 120°
• Ermöglicht Doppelbindungen (eine σ- und eine π-Bindung)

sp-Hybridisierung:

• Ein s-Orbital und ein p-Orbital hybridisieren
• Bildet zwei sp-Hybridorbitale
• Zwei p-Orbitale bleiben im Grundzustand

Example: Ethin (C₂H₂) zeigt sp-Hybridisierung mit einer Dreifachbindung zwischen den C-Atomen

Eigenschaften der sp-Hybridisierung:

• Lineare Struktur mit Winkeln von 180°
• Ermöglicht Dreifachbindungen (eine σ- und zwei π-Bindungen)

Highlight: Die verschiedenen Hybridisierungstypen erklären die Geometrie und Bindungseigenschaften organischer Moleküle.

Vocabulary: Molekülorbitale sind die Kombination von Atomorbitalen zweier Atome.

Regeln für Molekülorbitale:

1. Nur Valenzelektronen beteiligen sich an der Bindungsbildung
2. Nur energetisch ähnliche Atomorbitale kombinieren zu Molekülorbitalen
3. Molekülorbitale werden im MO-Diagramm von unten nach oben gefüllt

Diese Konzepte sind fundamental für das Verständnis der Molekülorbitaltheorie und der chemischen Bindung in der modernen Chemie.