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Transkript Einfachbindungen, Mehrfachbindungen und Hybridisierung

Guten Tag und herzlich willkommen. Dieses Video heißt: Einfachbindungen, Mehrfachbindungen und Hybridisierung. Als Vorkenntnisse solltet ihr diverse Videos über Methan gesehen haben. Ihr solltet wissen, was es mit der Elektronenkonfiguration auf sich hat. Ihr solltet wissen, wie aus Atomorbitalen Molekülorbitale entstehen. Der Begriff Überlappung, ist euch verständlich. Ihr wisst, worum es sich bei Hybridisierung handelt. Mein Ziel ist es, euch die unterschiedliche Hybridisierung bei unterschiedlicher Bindigkeit zu zeigen. Der Film ist in 5 Abschnitte gegliedert: 1. Bindigkeit und Hybridisierung 2. Alkane und sp3-Hybridisierung 3. Alkene und sp2-Hybridisierung 4. Alkine und sp-Hybridisierung 5. Zusammenfassung

  1. Bindigkeit und Hybridisierung In diesem Film wollen wir uns mit unterschiedlichen Bindungen bei Kohlenwasserstoffen beschäftigen. Mit einer Einfachbindung, mit einer Doppelbindung und mit einer Dreifachbindung. Egal, ob Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindung, jede der Bindungen enthält eine Sigma-Bindung, schwarz gekennzeichnet. Die anderen, rot gekennzeichneten Bindungen, werden als Pi-Bindungen bezeichnet. Im 1. Fall haben wir es mit einem Alkan zu tun. Im 2. Fall mit einem Alken. Und im 3.Fall mit einem Alkin. Wir werden lernen, dass es zu unterschiedlichen Hybridisierungen kommt. Bei einer Einfachbindung kommt es zu einer sp3-sp3 Sigma Bindung. Eine Doppelbindung enthält eine sp2-sp2 Sigma Bindung. Und eine Dreifachbindung enthält entsprechend eine sp-sp-Sigma Bindung. Die Pi-Bindungen werden durch die P-Orbitale der entsprechenden Atome realisiert. Man spricht daher auch von P-P Bindungen. Die Theorie ist wichtig zum Erkennen von chemischen Verbindungsklassen. So weiß man, dass in den Alkanmolekülen zwischen zwei Kohlenstoffatomen ein Abstand von 154 Pikometer besteht. Die Doppelbindung der Alkene hat eine Länge von 133 Pikometer. Eine Dreifachbindung, wie man sie in Alkinen findet, ist 120 Pikometer lang. Die Bindungsenergie nimmt mit zunehmender Bindigkeit zu.  
  2. Alkane und sp3-Hybridisierung Die Überlegungen, die wir im Fall des Methanmoleküls angestellt haben, kann man auch auf die Alkane übertragen. Alkanmoleküle bestehen aus einer Reihe von aufeinanderfolgenden Tetraederstrukturen. Wir haben gelernt, dass solche Strukturen durch Hybridisierung entstehen. Den Ablauf dieser Hybridisierung möchte ich hier darstellen. Dafür habe ich 3 Diagramme vorbereitet, die die Elektronenkonfiguration eines Kohlenstoffatoms zu verschiedenen Zeitpunkten der Hybridisierung anzeigen. Im 1.Fall treffen wir die Elektronenkonfiguration an, wie wir sie vom Kohlenstoffatom kennen. Das 1s-Orbital enthält 2 Elektronen. Das 2s-Orbital enthält ebenfalls 2 Elektronen. 2 der 3 2p-Orbitale enthalten jeweils ein Elektron. Damit haben wir den Grundzustand eines Kohlenstoffatoms skizziert. Der eigentlichen Hybridisierung geht eine Anregung voraus. Ein Elektron des 2s-Orbitals springt auf das energetisch höhere 2p-Orbital. Das Ergebnis sieht dann so aus: Hier haben wir es mit dem angeregten Zustand zu tun. Und nun setzt die eigentliche Hybridisierung ein. Es kommt zu einer Vermischung des 2s-Orbitals mit den 3 2p-Orbitalen. Im Ergebnis entstehen 4 sp3-Hybridorbitale. Das ist der Zustand des Kohlenstoffatoms nach der sp3-Hybridisierung. Ein 2s-Orbital ist kugelförmig. Ein 2p-Orbital ist hantelförmig. Die 4 sp3-Hybridorbitale haben eine Gestalt, die ein Zwischending zwischen Kugel und Hantel ist. 2 sp3-Hybridorbitale zweier Kohlenstoffatome können nun miteinander überlappen. Diese Überlappung führt zu kovalenten chemischen Bindungen. Die konkrete Bindung heißt hier: sp3-sp3-Sigma-Bindung.  
  3. Alkene und sp2-Hybridisierung Wir werden hier schauen, wie wir die Bilder vom Grundzustand, angeregtem Zustand und dem Zustand nach der entsprechenden Hybridisierung abändern müssen. Der Grundzustand ist immer der gleiche. Hier gibt es nichts zu tun. Auch der Übergang zum angeregten Zustand ist genau der gleiche, wie im Fall der sp3-Hybridisierung. Nur die Hybridisierung ist hier etwas anders. Es bilden sich nur 3 Orbitale. 3 sp2-Hybridorbitale. Daneben bleibt ein p-Orbital übrig. Wir bezeichnen es als px-Orbital. 2 sp2-Hybridorbitale zweier Kohlenstoffatome überlappen nun. Die Überlappung führt zur kovalenten chemischen Bindung. Die konkrete Bindung heißt sp2-sp2-Sigma-Bindung. Das ist die 1. der beiden Bindungen einer Doppelbindung in einem Alkenmolekül. Die 2. Bindung entsteht durch eine Überlappung der beiden verbleibenden p-Orbitale aus den beiden Kohlenstoffatomen, die schon die Sigma-Bindung gebildet haben. Im Ergebnis entsteht eine p-p-Pi-Bindung. Somit besteht die Doppelbindung der Alkene aus einer Sigma- und einer Pi-Bindung.  
  4. Alkine und sp-Hybridisierung Wir wollen schauen, inwieweit wir die einzelnen energetischen Zustände im Vergleich zur sp2-Hybridisierung abändern müssen. Natürlich bleibt der Grundzustand der gleiche. Das Elektron wird angeregt. Es hopst von 2s auf 2p. Somit haben wir einen angeregten Zustand erreicht, der dem angeregten Zustand bei sp3- und auch bei sp2-Hybridisierung völlig gleicht. Bei der sp-Hybridisierung wird ein s-Orbital mit einem p-Orbital vermischt. Es bildet sich ein sp-Hybridorbital. Außerdem bleiben 2 p-Orbitale erhalten, die jeweils mit einem Elektron besetzt sind. Zur Unterscheidung bezeichnen wir diese als px und py. Die Orbitale px und py stehen senkrecht zueinander. 2 sp-Hybridorbitale zweier Kohlenstoffatome treten nun zueinander in Wechselwirkung. Sie überlappen miteinander. Die Überlappung führt zur kovalenten chemischen Bindung. Es entsteht eine Sigma-Bindung. Genauer: eine sp-sp-Sigma-Bindung. Die beiden verbleibenden p-Orbitale von jeweils 2 Kohlenstoffatomen die bereits eine Sigma Bindung eingegangen sind, wechselwirken nun auch miteinander, sie überlappen. Im Ergebnis entstehen zwei p-p-Pi-Bindungen. Die Dreifachbindung besteht somit aus einer Sigma-Bindung und zwei Pi-Bindungen.  
  5. Zusammenfassung Hybridisierung verschiedener Orbitale führt zu Hybridorbitalen. Hybridorbitale verschiedener Atome treten miteinander in Wechselwirkung, sie überlappen. Im Ergebnis erhält man kovalente Bindungen. Alkane bestehen aus Einfachbindungen. Zwischen zwei Kohlenstoffatomen bilden 2 Hybridorbitale eine kovalente Bindung aus. Es handelt sich um die sp3-sp3-Sigma-Bindung. Somit entsteht die Einfachbindung zwischen zwei Kohlenstoffatomen. Alkene enthalten eine Doppelbindung. 2 Hybridorbitale bilden eine der beiden Doppelbindungen aus. Es handelt sich um die sp2-Hybridisierung. Daher ist es auch eine sp2-sp2-Sigma-Bindung. Das ist die erste der beiden Bindungen, der Doppelbindung. Jedes der beiden Kohlenstoffatome enthält noch jeweils ein p-Orbital. Diese beiden p-Orbitale bilden die zweite Bindung. Hierbei handelt es sich um die p-p-Pi-Bindung. Alkine enthalten eine Dreifachbindung. Die erste Bindung der Dreifachbindung wird durch 2 Hybridorbitale ausgeübt. Es handelt sich um die sp-sp-Sigma-Bindung. Das ist die erste Bindung der Dreifachbindung zwischen den 3 Kohlenstoffatomen. Die beiden weiteren Bindungen entstehen durch Überlappung von p-Orbitalen, die im 90 Grad Winkel zueinander stehen. Es entsteht eine p-p-Pi-Bindung und noch eine p-p-Pi-Bindung. Somit besteht die Dreifachbindung des Alkinmoleküls aus einer Sigma-Bindung und 2 Pi-Bindungen.

Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen.

Informationen zum Video
8 Kommentare
  1. Default

    Bestes Video im gesamten Internet zu diesem Thema! Verständlich, detailliert und anschaulich erklärt. Einfach Klasse!

    Von Bdeurope, vor mehr als 2 Jahren
  2. Default

    Genial und einfach erklärt. Vielen Dank.

    Von Kaddosch, vor mehr als 2 Jahren
  3. Default

    vielen Dank für die Antwort!

    Von Deniz C, vor etwa 3 Jahren
  4. 001

    Faustregel: Einfachbindung sp3, Doppelbinding sp2, Dreifachbindung sp. Bei CO2 haben wir auch am C-Atom sp, da dieses Atom drei Mehrfachbindungen hat.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor etwa 3 Jahren
  5. Default

    Hallo danke für das super video hab jetzt verstanden wie ich alkane alkene und alkine voneinander unterscheiden kann aufgrund der sp Bindungen jedoch ist mir unklar wie ich z.B herausfinden kann was für eine hybridisierung z.B ein stickstoff imin hat...wie kann ich da am besten vorgehen wenn ich herausfinden muss welches stoff welche hybridisierung hat .
    Vielen lieben Dank

    Von Deniz C, vor etwa 3 Jahren
  1. 001

    Die Fragen sind so formuliert, dass genau eine Antwort richtig ist. Diskussionen über den Sinn oder Unsinn der Falschantworten erübrigen sich. Ich schwöre treu und ehrlich: Das ist heute das letzte mal, dass ich mich öffentlich zu der Kontrollfrage äußere. Es gibt den Weg des direkten Kontakts. In dem Augenblick, wo die Kontrollfrage öffentlich thematisiert wird, ist sie auch schon verdorben.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 4 Jahren
  2. Default

    Was soll denn eine sp3-sp2 Bindung sein, so wie es in der Frage formuliert ist???

    Von Born Daniel J P, vor fast 4 Jahren
  3. Default

    Super erklärt, danke :)

    Von Liebings, vor etwa 4 Jahren
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