Kovalente Bindung

I.  Überlappung

II.  Hybridisierung
...

Einfachbindung

IV.  Übungen
...

Doppelbindung

Dreifachbindung

Einfachbindungen, die von einem C-Atom ausgehen:

Der 1. Fall ist die Bindung zu einem H-Atom, z.B. in CH4 (Methan)
Bei den Hybridorbitalen ist jeweils nur die größere Hälfte gezeichnet.

Eine Überlappung für eine der vier C - H - Bindungen ist gezeichnet.
Das sp3-Orbital des C-Atoms überlappt mit den s-Orbital des H-Atoms
Die Überlappungszone liegt in der Kernverbindungslinie.
Dies ist eine σ-Bindung.
Die 4 C - H - Bindungen sind räumlich in Richtung von Ecken eines
Tetraeders um das zentrale C-Atom angeordnet.

Wie entsteht dann die Bindung im Molekül?
Jedes der vier sp3-Orbitale des C-Atoms ist mit 1 Elektron besetzt. H liefert jeweils 1 Elektron.

Damit sind für jedes Paar der sich überlappenden Orbitale 2 Elektronen vorhanden; es bildet sich eine "Elektronen-Paar-Bindung".

In den Strichformeln wird ein Elektronenpaar durch einen Bindungsstrich symbolisiert.

Der 2. Fall ist die Bindung zu einem anderen C-Atom, z.B. in H3C - CH3 (Ethan)

Zwei sp3-Orbitale der beiden C-Atome überlappen.
Die Überlappungszone liegt in der Kernverbindungslinie.
Auch dies ist eine σ-Bindung.
Nur die Überlappung zwischen den C ist gezeichnet,
die Überlappung zu den H-Atomen ist nicht mehr gezeichnet.
Insgesamt liegen 7 σ-Bindungen vor: 1 σ-Bindung C - C in der Mitte, und zweimal 3 σ-Bindungen C - H an beiden C-Atomen. Alle Bindungen sind tetraedrisch um die beiden C-Atome angeordnet.

Im Molekül:
Die Bindung zu den H-Atomen ist gleichartig wie bei CH4.

Zwischen den beiden C-Atomen überlappen zwei mit je 1 Elektron besetzte sp3-Orbitale.
Es entsteht auch hier eine Elektronenpaarbindung.

In den Strichformeln dafür wieder ein Bindungsstrich.

In den Strichformeln ist nur zu sehen, dass eine Einfachbindung vorliegt. Aus der Theorie der Überlappung wissen wir, dass damit wegen der Überlappungszone in der Kernverbindungslinie eine σ-Bindung vorliegt. Die Details werden in der Strichformel nicht erkennbar. Einmal liegt eine Überlappung 1s (von H) mit sp3 (von C) und einmal eine Überlappung zwischen sp3 (von C) mit sp3 (des Nachbar-C) vor.

Bei Bindungen zu Heteroatomen C - O und C - N liegt die gleiche Bindungsart wie bei C - C - Bindungen vor.

Zur Beschreibung der Bindungsverhältnisse im Molekül ist auch die Frage der Drehbarkeit um die Bindungen von Interesse. Wenn Sie sich die obigen Zeichnungen räumlich vorstellen - s-Orbitale werden zu Kugeln und  sp3-Orbitale zu Keulen um die Bindungsachse - sehen Sie, dass eine Drehung nichts an der Überlappungszone ändert. Bei Einfachbindungen besteht eine freie Drehbarkeit.

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