ÜBUNGEN - Kovalente Bindung (Wiederholung und Vertiefung)

A  Orbitale, Hybridisierung, C-Verbindungen:

1. Warum führt man die Hybridisierung ein? Was könnte man ohne Hybridisierung nicht erklären?           ---- Lösungen  1 - 5 
2. Was versteht man im Zusammenhang mit der chemischen Bindung unter "Promotion"?
3. Hybridorbitale werden durch "Kombination" von Atomorbitalen erzeugt. Was bedeutet das genauer?
4. Bei welcher Art von C - C Bindung (Einfach-, Doppel-, Dreifachbindung) ist eine cis-trans-Isomerie möglich?
5. Warum besteht bei einer C - C - Einfachbindung freie Drehbarkeit um die Bindungsachse, bei einer C = C - Doppelbindung aber nicht mehr?
6. Wenn zwei p-Orbitale Seite an Seite überlappen, also eine p-Bindung entsteht, sieht man an zwei Stellen Überlappungen. Sind das zwei verschiedene Überlappungen?       ---- Lösungen 6 - 10 
7. Welche Arten von Überlappungen, die zu s-Bindungen führen, sind möglich - dabei sollen nur die Atome C und H betrachtet werden?
8. Tritt in C-Verbindungen eine p-Bindung immer zusammen mit einer s-Bindung auf, oder kann auch eine p-Bindung ohne eine s-Bindung autreten?
9. Konstruieren Sie mit Begründung eine nicht mögliche Überlappung eines s- mit einem p-Orbital.
10. Bei der Erklärung möglicher Überlappungen wird oft "+" und "-" geschrieben. Sind das Ladungen oder Teilladungen der Elektronen?
11. Könnte man ausgehend von Grundzustand des C-Atoms sp²-Hybridorbitale bilden oder nicht? Was ist aber sicher falsch, wenn man so vorgehen würde?         ---- Lösungen 11 -  14 
12. Das C-Atom hat die Elektronenkonfiguration 1s² 2s² 2p². Spielen die 1s-Elektronen bei der Hybridisierung eine wichtige oder keine wichtige Rolle?
13. Geben Sie die Art der Hybridisierung aller C-Atome und die Art der Bindung (s oder p) aller (!) Bindungen für folgendes Molekül an!
    H₃C - CH₂ - CH = CH - C C - CH (CH₃) - OH
    Verwenden Sie in der Lösung eine vereinfachte lineare Schreibweise ohne korrekte Bindungswinkel; -CH (CH₃) - bedeutet, dass mit einem C- Atom ein H-Atom und eine CH₃-Gruppe verknüpft sind.
14. Geben Sie an, welche Orbitale jeweils in der Bindung überlappen: H₃C - CH = CH - C C - H

B  "Transfer" - Anwendung auf O und N:
{Die Aufgaben sind nicht "ganz einfach"; Schritt für Schritt vorgehen - erforderliche Hybridisierung und Besetzung der Orbitale mit Elektronen beachten.}

1. H₂O ist ein gewinkeltes Molekül. Geben Sie die Art der Hybridisierung am O-Atom an. In welchen Orbitalen befinden sich die Elektronen der Valenzschale. Welche Überlappungen kommen in diesem Molekül vor?         ---- Lösung 1 
2. NH₃ ist ein symmetrisch aufgebautes Molekül.
   Welche Hybridisierung ist zu erwarten, wenn NH₃ ein ebenes Molekül ist?
   NH₃ ist aber tatsächlich nicht eben, sondern hat die Form einer gestauchten Pyramide.
   Welchen elektronischen Aufbau (Hybridisierung) hat demnach NH₃ in Wirklichkeit?        ---- Lösung 2 
3. NH₄⁺ ist ein symmetrisches Ion mit Tetraederstruktur. Welchen elektronischen Aufbau hat das Ion?
4. Welche elektronische Struktur an Stickstoffatom besitzt Methylamin H₃C-NH₂? Hilfe: Dieses Molekül leitet sich von Ammoniak ab, indem 1 H-Atom durch 1 Methylgruppe (CH₃-) substituiert wird.
5. [Etwas umständlicher] Welche elektronischen Verhältnisse (in welchen Orbitalen sind wieviel Elektronen und welche Überlappungen finden dann statt) besitzt HCN? (Zwischen C und N ist eine Dreifachbindung; das Molekül ist linear).       ---- Lösungen 3 - 5 
6. Betrachten Sie das Molekül Aceton H₃C - CO - CH₃. (Zwischen C und O ist eine Doppelbindung.)
   Ein Teil des Moleküls bildet ein starres Gerüst - welcher? Können sich die beiden CH₃-Gruppen frei drehen oder nicht?          ---- Lösung  6

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