Über 1,6 Millionen Schüler*innen nutzen sofatutor!
  • 93%

    haben mit sofatutor ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert

  • 94%

    verstehen den Schulstoff mit sofatutor besser

  • 92%

    können sich mit sofatutor besser auf Schularbeiten vorbereiten

Hybridisierung am Beispiel von Methan

Erfahre, wie Kohlenstoff mit vier Bindungen möglich ist! Hybridisierung bedeutet das Verschmelzen von Atomorbitalen. Im Fokus steht die ${sp}^3$-Hybridisierung am Beispiel des Methanmoleküls. Sei gespannt auf die Entdeckung seiner Tetraederstruktur. Interessiert? Das und vieles mehr findest du im folgenden Text!

Alle Inhalte sind von Lehrkräften & Lernexperten erstellt
Alle Inhalte sind von Lehrkräften & Lernexperten erstellt
Du willst ganz einfach ein neues Thema lernen
in nur 12 Minuten?
Du willst ganz einfach ein neues
Thema lernen in nur 12 Minuten?
  • Das Mädchen lernt 5 Minuten mit dem Computer 5 Minuten verstehen

    Unsere Videos erklären Ihrem Kind Themen anschaulich und verständlich.

    92%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim selbstständigen Lernen.
  • Das Mädchen übt 5 Minuten auf dem Tablet 5 Minuten üben

    Mit Übungen und Lernspielen festigt Ihr Kind das neue Wissen spielerisch.

    93%
    der Schüler*innen haben ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert.
  • Das Mädchen stellt fragen und nutzt dafür ein Tablet 2 Minuten Fragen stellen

    Hat Ihr Kind Fragen, kann es diese im Chat oder in der Fragenbox stellen.

    94%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim Verstehen von Unterrichtsinhalten.
Bewertung

Ø 3.9 / 9 Bewertungen
Die Autor*innen
Avatar
André Otto
Hybridisierung am Beispiel von Methan
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Hybridisierung am Beispiel von Methan Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Hybridisierung am Beispiel von Methan kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib an, aus welchen Orbitalen die Hybridorbitale des Methan bestehen.

    Tipps

    Ein $sp^3$-Orbital sieht aus wie eine unförmige Keule.

    Überlege dir die Elektronenkonfiguration von Wasserstoff und Kohlenstoff.

    Wasserstoff hat die Elektronenkonfiguration $1s^1$. Kohlenstoff hat die Elektronenkonfiguration $2s^2 2p^2$.

    Für die Hybridisierung wird zunächst ein 2s-Orbital des Kohlenstoffs auf das Niveau der 2p-Orbitale gebracht, es wird promotiert.

    Lösung

    Die vier hybridisierten $sp^3$-Orbitale des Methanmoleküls bestehen aus dem 2s-Orbital und den drei 2p-Orbitalen des Kohlenstoffs. Zuvor wurde nämlich das zweite 2s-Elektron auf das Niveau der 2p-Orbitale gebracht. Sie bilden die vier $sp^3$-Hybridorbitale, die eine Überlappung mit den Atomorbitalen des Wasserstoffs ermöglichen.

  • Benenne die folgenden Orbitale.

    Tipps

    Eines der Orbitale ist das Ergebnis der Mischung der anderen beiden Orbitale.

    Lösung

    $s$-Orbitale sind klein und kugelförmig. Etwas größer sind die keulenförmigen $p$-Orbitale. Eine Mischung aus einem $s$- und drei $p$-Orbitalen ist das ungleichförmige $sp^3$-Hybridorbital.

  • Ordne die Orbitale nach ihrem Energieniveau.

    Tipps

    Die Orbitale werden mit höherer Energie komplexer.

    Lösung

    Die verschiedenen Orbitale besitzen ein unterschiedliches Energieniveau. Das energieärmste ist das s-Orbital. Etwas energiereicher ist das p-Orbital. Danach kommt das d-Orbital. Am energiereichsten ist das f-Orbital.

    Natürlich gibt es das dir sicher schon bekannte Schema zum Energieniveau der Orbitale. Daran siehst du, dass es ab dem 4s-Orbital nicht mehr ganz chronologisch weitergeht. Darauf folgt nämlich das 3d-Orbital und danach das 4p-Orbital. So kommt diese auf den ersten Blick ungeordnete Reihenfolge zustande.

    Nach der Hundschen Regel werden die Orbitale gleicher Energie zuerst einfach, danach doppelt belegt.

  • Gib an, wie folgende Moleküle hybridisiert sind.

    Tipps

    $sp^3$-Hybridisierungen sind tetraedrisch, $sp^2$-Hybridisierungen sind trigonal planar und $sp$-Hybridisierungen sind linear.

    Lösung

    Durch unterschiedliche Hybridisierungen entstehen auch unterschiedliche Strukturen. Bei einer $sp^3$-Hybridisierung, wie bei Methan, Ammoniak oder Wasser, entsteht ein Tetraeder. Dies ist bei Ammoniak und Wasser durch die freien Elektronenpaare möglich, die das Molekül in die entsprechende Struktur drücken. Freie Elektronenpaare benötigen immer etwas mehr Freiraum.

    Bei einer $sp^2$-Hybridisierung, wie bei Ethen, die durch die Doppelbindung zwischen den Kohlenstoffatomen entsteht, bildet sich eine trigonal-planare Struktur. Beteiligt sind demnach ein $s$-Orbital und 2 $p$-Orbitale.

    Linear sind solche Moleküle, die eine $sp$-Hybridisierung besitzen, wie Ethin. Es besitzt eine Dreifachbindung zwischen den Kohlenstoffatomen, weshalb an der Hybridisierung nur jeweils ein $s$- und ein $p$- Orbital beteiligt sind.

  • Gib die Elektronenkonfigurationen von Wasserstoff und Kohlenstoff an.

    Tipps

    Die hochgestellte Zahl entspricht in der Summe der Gesamtanzahl der Elektronen des Atoms.

    Die Anzahl der Elektronen entspricht der Ordnungszahl eines Elementes.

    Die Energieniveaus haben folgende Reihenfolge:

    Lösung

    Wasserstoff steht an Position eins im Periodensystem. Es besitzt ein Elektron. Laut der Reihenfolge der Energieniveaus besitzt es ein s-Orbital, das nur durch ein Elektron besetzt ist. Es besitzt also die Elektronenkonfiguration $1s^1$.

    Genauso geht man bei Kohlenstoff vor. Es steht an sechster Stelle im Periodensystem und besitzt 6 Elektronen. Das 1s-Orbital kann maximal durch zwei Elektronen besetzt werden. Es sind also noch 4 Elektronen übrig. Weiter geht die Elektronenbesetzung mit dem 2s-Orbital, danach mit dem 2p-Orbital. Die Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff lautet also $1s^2 2s^2 2p^2$.

  • Ergänze die Hybridisierung zu folgenden C-Atomen.

    Tipps

    Dreifachbindungen besitzen eine $sp$-Hybridisierung.

    Lösung

    Kohlenstoffatome mit Einfachbindungen sind $sp^3$-hybridisiert. Kohlenstoffe mit einer Doppelbindung sind dagegen $sp^2$-hybridisiert. Dreifachbindungen verursachen eine $sp$-Hybridisierung.

    Das lässt sich auch gut an den Bindungswinkeln im Molekül erkennen. Einfach gebundener Kohlenstoff ist tetraedrisch umgeben. Bei einer Doppelbindung entsteht eine trigonal-planare Umgebung und bei einer Dreifachbindung beträgt der Winkel 180°. Die beiden C-Atome sind also linear angeordnet.