«K12/K13» Kohlenstoff «PDF», «POD»

0.0.1 ↑ Kohlenstoff – der Grundbaustein der organischen Chemie

Kohlenstoff:

• 4-bindig

• 12 \,\mathrm{u}$12\text{u}$ (6 p$6p$, 6 n$6n$, 6 e^-$6e^{-}$)

• (2{,}55$2,55$ Elektronegativität)

• Zwei Schalen mit vier Valenzelektronen

Genauere Darstellung der e^-$e^{-}$-Hülle als Orbitalmodell:

1s² 2s² 2p² (C im Grundzustand (wäre 2-bindig)) \stackrel{E}{\longrightarrow} \\$\stackrel{E}{\to }$ 1s² 2s¹ 2p³ (C im angeregten Zustand) \longrightarrow \\$\to$ 1s² 2sp³-Hybrid⁴ (C im Bindungszustand)

0.0.1.1 ↑ Bindungsverhältnisse beim Kohlenstoff

Voraussetzung: C liegt "hybridisiert" (sp³) vor. Vier gleichwertige Orbitale → Tetraederwinkel (109{,}5^\circ$109,5^{\circ }$)

Einfache Vorstellung von \text{CH}_4${\text{CH}}_4$ (Methan):

[Bild: C-Atom ohne äußerste Schale mit vier sp³-Orbitelen (Tetraederwinkel), jeweils Überlappung mit einem s-Orbital, welche von den H-Atomen kommen]

Bindet ein Kohlenstoff-Atom ein anderes Atom, so überlappen die Hybrid-Orbitale mit bestimmten Orbitalen des Bindungspartners.

Weiteres Beispiel: \text{H}_3\text{C-CH}_3${\text{H}}_3{\text{C-CH}}_3$

[Bild: Je ein sp³-Orbital dient zur C-C-Bindung, die anderen Orbitale überlappen sich mit den s-Orbitalen der H-Atome]

Es existieren unterschiedliche Bindungen:

\left.\begin{array}{l} {} \text{Überlappung s/sp³} \\ {} \text{Überlappung sp³/sp³} \end{array}\right\} \begin{array}{l} {} \text{rotationssymmetrische Bindung,} \\ {} \sigma\text{-Bindung} {} \end{array}$\left.\begin{array}{c}\text{berlappung s/sp}\hfill \\ \text{berlappung sp/sp}\hfill \end{array}\right\}\begin{array}{c}\text{rotationssymmetrische Bindung,}\hfill \\ \sigma \text{-Bindung}\hfill \end{array}$