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Alt 18.12.2007, 20:46   #1   Druckbare Version zeigen
noob Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 953
Winkel in Molekülen, CH4 NH3 ...

Hallo!

ich habe hier die winkel folgender verbindungen: NH3107° ; PH393° ; AsH392° ; SbH3 91°

das würde ich so erklären, dass ammoniak ziemlich nahe beim tetraederwinkel ist, weil ammoniak sp3 hybridisiert, während die restlichen nicht so gut hybridisieren (größerer abstand zwischen s und p?) und deswegen die winkel eher bei 90 ° liegen (hoher p-anteil)


so jetzt die verbindungen dieser reihe: CH4 SiH4 GeH4 SnH4, hier haben laut unserem skript alle den winkel 109,5°


jetzt meine frage, warum gibt es in der vierten hauptgruppe nicht den selben effekt wie in der fünften, nämlich dass mit stiegender ordnungszahl der s anteil der bindungen abnimmt, die atome quasi immer schlechter hybridisieren?

mfg jojo
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Alt 18.12.2007, 20:49   #2   Druckbare Version zeigen
bm  
Moderator
Beiträge: 54.171
AW: Winkel in Molekülen, CH4 NH3 ...

Was ist denn der prinzipielle Unterschied zwischen Methan und Ammoniak?
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Alt 19.12.2007, 00:23   #3   Druckbare Version zeigen
noob Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 953
AW: Winkel in Molekülen, CH4 NH3 ...

ja ammoniak hat ein freies elektronenpaar?

ich versteh aber ned genau welche rolle des in dieser reihe spielen soll. mir is klar, dass das frei elektronenpaar ein wenig mehr platz braucht als eine normale bindung, deswegen is der winkel im ammoniak ja auch 107 statt 109°.

aber in der reihe NH3 PH3 ... haben ja alle das freie elektonenpaar, dass hat ja nichts damit zu tun dass die bindung einen immer geringern hybridanteil hat.

oder was hast du gemeint mit dem unterschied zwischen ammoniak und methan?

mfg jojo
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Alt 19.12.2007, 12:40   #4   Druckbare Version zeigen
bm  
Moderator
Beiträge: 54.171
AW: Winkel in Molekülen, CH4 NH3 ...

In der Reihe CH4 SiH4 GeH4 SnH4 haben wir vier gleichberechtigte Substituenten, die voneinander den grössten Abstand anstreben -> Tetraeder.
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Alt 19.12.2007, 13:25   #5   Druckbare Version zeigen
noob Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 953
AW: Winkel in Molekülen, CH4 NH3 ...

ja ok, in der reihe NH3 PH3... gibt es das freie elektronenpaar und deswegen hat man eine abweichung vom tetraederwinkel.
aber warum ist diese abweichung beim ammoniak recht klein, bei den andere sehr stark? das erklärt man doch über den p-charakter der bindungen.

und an diesem punkt versteh ich nicht warum nicht auch die moleküle CH4 Si4... diesen effekt spüren, unabhängig von den vier gleichen substituenten.

oder hab ich dan nen logischen denkfehler drinnen?

mfg jojo
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Alt 19.12.2007, 14:48   #6   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Winkel in Molekülen, CH4 NH3 ...

Hierzu gibt es verschiedene Erklärungsansätze.

Eine einfache Erklärung ist z.B. folgendes:

Hybridisierung wird im großen und ganzen mal vernachlässigt. Dann hätte man quasi ein freies s-ähnliches Elektronenpaar. Die drei p-Orbitale wären dann für die Bindungen zum H zuständig.
Beim N ist die Elektronegativitätsdifferenz relativ groß (0,9) somit ist H positiv geladen. Diese Ladungen stoßen sich gegenseitig ab, wobei der Effekt bei der N-H Bindung aufgrund der relativ kurzen Bindung logischerweise relativ stark ist. Somit resultiert hier eine Winkelaufweitung. Wenn man zusätzlich noch die, im Vergleich zu den höheren Homologen, höhere Hybridisierungstendenz von N berücksichtigt ist der Winkel von ca. 107° einigermaßen nachzuvollziehen.
Beim P ist die EN-Differenz praktisch nicht vorhanden (0,1).

Eine exaktere Beschreibung ist eine MO-Beschreibung und die Diskussion mit Hilfe von Walsh-Diagrammen. Hierzu berechnet man die energetische Lage der MOs im planaren Fall (D3h), im 90°-Winkel-Fall (C3v) und dazwischen (ebenfalls C3v). Der optimale Winkel ergibt sich dann für den Fall, dass die Summe der MO-Energien minimal ist (berücksichtigt werden logischerweise nur besetzte MOs).
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Alt 19.12.2007, 17:33   #7   Druckbare Version zeigen
noob Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 953
AW: Winkel in Molekülen, CH4 NH3 ...

ok, das ist auf jeden fall in sich schlüssig.

was mich noch ein wenig stört ist, dass man die sehr ähnlichen winkel im ammoniak und im methan auf so unterschiedliche weise begründet (hybridisierung bei mmethan, abstoßung der positiven Hs beim ammoniak)

das liegt wahrscheinlich daran, dass sowohl hybridisierung als auch VSEPR und VB theorie recht einfache theorien sind oder?

mfg jojo
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Alt 19.12.2007, 17:40   #8   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Winkel in Molekülen, CH4 NH3 ...

Du kannst Methan auch ohne Hybridisierung durch MO-Theorie erklären. Das führt zu einem Orbital mit a1-Symmetrie und drei Orbitalen mit t2-Symmetrie.
Wenn man sich das Photoelektronenspektrum von Methan anschaut stellt man auch fest, dass man nicht ein Signal bekommt wie es eine sp3-Hybridisierung erfordern würde, sondern 2 Signale wie es die MO-Theorie vorhersagt.
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