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80 8 16 Bindungsgrad und Atomabstande 8 16 Bindungsgrad und Atomabstande 81
dreifache Bindung den Bindungsgrad 3, entsprechend den zwei,
vier und sechs Elektronen, welche die zwei C-Atome miteinander
verbinden. Die Nutzlichkeit einer solchen Konzeption erkennt man
an den komplizierteren vor allem konjugierten Doppelbindungsmolekulen,
bei denen der Bindungscharakter wegen der Elektronenverschiebungen
nicht konstant ist, sondern je nach der Art
der Konjugation und der Natur der Substituenten innerhalb eines
gewissen Bereiches variiert.
Beim Benzol mus, da die drei Doppelbindungen uber das aus
sechs o-Bindungen bestehende Gerust ausgebreitet sind, der Bindungsgrad
einer C-C-Bindung 1,5 betragen1. Im Graphit ist der
Bindungsgrad 1,33. Nun mus zwischen der Zahl der Elektronen
und der Bindungsstarke ein Zusammenhang existieren, in dem
Sinne, das je groser der Bindungsgrad um so groser auch die Bindungsstarke
ist. Andererseits ist zu erwarten, das mit steigender
Bindungsstarke die Atomabstande kleiner werden. In der Tat gibt
es, wie aus Abb. 18 ersichtlich ist, einen solchen Zusammenhang,
der experimentell gefunden worden ist. Diese empirisch gefundene
Kurve, die spater auch theoretisch abgeleitet werden konnte, bebesagt,
das der Abstand
CHj-CH3
I I I I zwischen zweiC-Atomen in
regelmasiger Weise vom
Werte 1,535 A beimAthan
mit dem Bindungsgrad 1
$ 6.w auf den Wert von 1,20 A
'R
beim Acetyleqdessen Bin-
'
B
8 dungsgrad 3 ist, abfallt.
Durch Messung des Ab-
4.90
standes zweier C-Atome
\ kann man auf den Bin-
CH=CH dungsgrad und dadurch
4s &J 2s 50 auf die Zahl der Elektro-
B/bdunysgmd
nen, die an der Bindung
Abb. 18. Abhangigkeit der C-C-Abstande vom anteilig sind, schliesen.
Bindungsgrad
Diese Zahl braucht keine
ganze Zahl zu sein, womit zum Ausdruck gebracht wird, das Zustande
zwischen der einfachen und doppelten bzw. der dreifachen
Vgl. weiter unten die schwach von einander abweichenden Werte der
Bindungsgrade nach der v. b. und MO-Methode.
Bindung, verursacht durch eine kontinuierliche Ladungsverschiebung
der Elektronen, zugunsten oder zu ungunsten gewisser Bindungen,
existieren mussen.
Nachdem diese Zusammenhange erkannt worden waren, setzte
eine grose Reihe von Untersuchungen zur Bestimmung von Atomabstanden
organischer Molekule ein. Es sind vier Methoden, welche
zu diesem Zwecke weitgehend verwendet werden. Die Rontgeninterferenzmethode
fur feste Stoffel, die Elektroneninterferenzen
im Gaszustand2, die Analyse der Feinstrukturen der Ultrarotspektren3
und die Mikrowellenmethode4. Eine Zusammenstellung
von Atomabstanden und Atomwinkeln fur eine sehr grose Zahl von
Verbindungen (gemessen bis 1954) hat G. W. WHELAND~) gegeben.
Einige interessante Ergebnisse sollen hier mitgeteilt werden.
Beim Diamanten sowohl als auch beim Aethan betragt der
C-C-Abstand 1,54 A. Bei den Verbindungen ,CH240 Methylcyanid
>
CH,CN
Methylacetylen CH,C CH, Diketopiperazin NH nimmt
'CO-CH,
der C-C-Abstand die Werte 1,49, 1,46 und 1,47 A an (mittlerer
Fehler &0,02). An Hand der Kurve (Abb. 18) stellt man fest, das
beim letzteren Abstand der Bindungsgrad 1,3 ist, d. h. das 2,6
und nicht 2,O Elektronen die C-C-Bindung zusammenhalten. Demzufolge
kann sie in den angefuhrten Verbindungen keine reine einfache
Bindung, sondern sie mus vielmehr eine Bindung sein, die
zwischen einer einfachen und einer Doppelbindung liegt. Die uber
der Zahl 2 der reinen Einfachbindung hinausgehenden O,6 Elektronen
mussen von den benachbarten Doppel- bzw. Dreifachbindungen
stammen und sind durch einen Verschiebungsvorgang uber
die C-C-Bindung ausgebreitet.
Das Benzol ist nach der Elektronenbeugungsmethode bezuglich
der C-C-Atomabstande genau untersucht worden. Es wurde
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I J. M. BIJVOET, N. H. KOLKMEIJER U. C. H. MACGILLAVRY: Rontgenanalyse
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Karagounis, Elektronentheorie 6