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Bei der Valence Bond Theorie betrachtet man die Orbitale der einzelnen Atome und deren Wechselwirkung. Durch die Berücksichtigung der Geometrie kann die räumliche Struktur der Molekülbindungen dargestellt werden. Neben der Form der Orbitale müssen auch die Ausrichtung und die Vorzeichen der Orbitalbereiche beachtet werden.
positive Überlappung:- + +
pX s
- + -+
pX -pX
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
2
Null - Überlappung:
-
+
+
X
Z
pZ
X
Y
pY
-
+- +
XpX
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
3
negative Überlappung:
- +
XpX
+Z
-
++
+
X
Z
pZ
-
-
-dXZ
Nur die positive Überlappung führt zu einer höheren Elektronendichte zwischen den Atomkernen. Die Bindung kommt durch die Anziehung zwischen den positiven Kernen und der negativen Elektronenwolke zustande. Je mehr die Atomorbitale überlappen, desto stärker ist die Atombindung.
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
4
Orbitaldarstellung der Reaktion von zwei Fluoratomen
- +
pZ - Orbital
+ -+pZ - Orbital
- + -+p -p -π – Bindung(rotationssymmetrisch)
E
1s² 2s² 2p5
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
5
s - Orbital + p - Orbital = sp - Orbital
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
Bildung von Hybridorbitalen
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Valence Bond Theorie am Beispiel des Methanmoleküls CH4
Elektronenbesetzung im KohlenstoffGrundzustand Angeregter Zustand
E
1s² 2s² 2p2
pX pY pZ
E
1s² 2s1 2p3
pX pY pZ
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
Bildung von Hybridorbitalen
7
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
8
Die Valence Bond Theorie der kovalenten BindungEinfachbindungen durch Orbitalüberlappung
s – s – δ s – p – δ s – d – δ sp 3 – sp3 – δ
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
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Überlappt nun ein 1s-Orbital eines Wasserstoffatoms mit einem sp3-Hybridorbital des Kohlenstoffatoms, entsteht eine s-sp3-σ-Bindung.
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
10
Bindung von Molekülen mit mehreren Kohlenstoffatomen.
Verbindet man zwei Methylradikale zu einem Ethanmolekül, entsteht eine sp3-sp3-σ-Bindung.
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
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Doppelbindung
p – p – π p – d – π d – d – π
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
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Doppelbindungen zwischen zwei Kohlenstoffatomen entstehen aus einer sp2-sp2-σ-Bindung und einer p-p-π-Bindung.
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
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Ausbildung von Mehrfachbindungen
Stehen einem Kohlenstoffatom nicht genügend Reaktionspartner für die vier Bindungen zur Verfügung, bilden sich Mehrfachbindungen aus. Dabei verliert das Molekül seine Drehbarkeit entlang der C-C Achse.
Chemische Bindungen
Valence Bond Theorie der kovalenten Bindung
