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74 3 15 Hybridisierung 3 15 Hybridisierung 75
regularen Tetraeders gerichtet sind. Abb. 15 stellt die Form der sp3-
Valenzhybride des Kohlenstoffs dar. Sie sind bis auf ihre Raumrichtungen
untereinander vollig gleichwertig. Der vektorielle Charakter
des sp3-Hybrides ausert sich unter anderem auch in der
Polaritat einer C-H-Bindung im tetraedrischen deren Bindungsmoment
in der Grosenordnung von 0,3 Debye liegt l. Die Richtung
dieses Dipolmomentes zeigt vom C- zum H-Atom, d. h. der C
ist positiv gegenuber dem H, entgegen
der Erwartung auf Grund
der groseren Elektronegativitat
des C-Atomes. Bei den sp2- und
sp-Hybriden (vgl. weiter unten),
zeigt der Vektor des CH-Dipolmomentes
sehr wahrscheinlich, entsprechend
dem hoheren s- Gehalt
der Bindung, vom H- zum C- Atom.
Wenn sich ein solches sp3-Hy-
', brid mit einem zweiten s p3-Hybrid
oder mit einem 1s-Elektron eines
H-Atoms uberlagert, so resultiert
I
eine kovalente C-C- oder C-H-Bin-
Abb. 15. Elektronendichteverteilung
bei den spa-Hybriden dung, die bezuglich der Verbindungsachse
der Atome eine zylindersymmetrische
Elektronenverteilung hat. Das bedeutet, das eine
Verdrehung der Atome um diese Achse keine ausgezeichneten Lagen
hervorruft, denn der Grad der Uberlappung bleibt wahrend einer
ganzen Umdrehung der gleiche. In der Sprache der organischen
Chemie heist das, das freie Drehbarkeit um die C-C-Achse existieren
mus. Solche zylindersymmetrischen Elektronenuberlappungen,
wenn sie zu konvalenten Bindungen fuhren, nennt man a-Bindungen.
Diese Zusammenhange und vor allem der elektronische Aufbau
der Doppelbindung sind bereits im Jahre 1930 von E. HUCKEL erkannt
und mit allem Nachdruck dargelegt worden2.
Die beschriebene Vermischung der y-Wellenfunktionen zu
einem sp3-Hybrid ist nicht die einzig mogliche. Wenn man nur die
drei Funktionen yZS, yZpZ und linear miteinander kombiniert
1 C. A. COULSON, Valence (1952). W. L. A. GENT, Quat. Rev. 2,383 (1948).
E. HUCKEL, Z. Physik. 60, 423 (1930); Z. Elektrochem. 36, 641 (1930).
Z. Phys. 70, 205 (1931). Z. fur Elekt. 61,866 (1957).
und die vierte vzpz als solche belast, gelangt man zu einem neuen
hybridischen Zustand. Er besteht aus drei untereinander gleichwertigen
sp2-Valenzhybriden, die in einer Ebene trigonal angeordnet
sind, und einem 2pz-Elektron, dessen Verteilungsfunktion inder
Form einer Hantel senkrecht zur genannten Ebene der sp2-Hybride
steht. Die Bezeichnung sp2 soll daran erinnern, das die neue Valenz
aus der Vermischung der Wellenfunktion eines s-Elektrons mit der
Abb. 16 a
Abb. 16 b
Abb. 16a. Elektronendichteverteilung bei den spa-Hybriden
Abb. 16b. Molecular orbital einer %-Bindung
zweier P-Elektronen zustandegekommen ist. Die Form dieser Elektronenkombination
ist bezuglich ihrer Raumverteilung aus Abb. 16 a
ersichtlich. Der Winkel, den die in der Ebene liegenden drei sp2-
Hybride miteinander bilden, betragt 120•‹. Vereinigt man zwei sp-
Hybride miteinander zu einer kovalenten Bindung, so entsteht
einerseits durch Uberlappung zweier sp2-Wolken eine zur Verbindungslinie
zylindersymmetrische Elektronenwolkenverteilung, d.h.
eine o-Bindung, andererseits verschmelzen die einzelnen 2 P,-Elektronenwolken
miteinander, ohne ihren Symmetriecharakter aufzugeben.
Hierbei bleibt die Knotenflache, welche die positiven von den
negativenBereichen der Wellenfunktion trennt, erhalten (Abb. 16 b).
Diese letzte Uberlappung zeigt folglich eine zur Knotenflache
antisymmetrische Verteilung der Elektronenladung und wird n-
Bindung genannt. Beide Verknupfungen stellen den Prototyp einer