1.1 Die Elektronenpaarbindung 9 Molekülorbitale Der Abstand zwischen zwei Atomkernen eines Moleküls ist experimentell bestimmbar. Er beträgt z.B. beim Wasserstoff-Molekül 0,74 · 10–10 m. Der Radius eines Wasserstoff-Atoms in einer festen Wasserstoffportion hat den Wert 0,53·10–10 m. Der Kern-Kern-Abstand, die Bindungslänge, im Wasserstoff-Molekül ist somit kleiner als die Summe der beiden Atomradien! Bei der Bildung eines Wasserstoff-Moleküls müssen sich folglich die Orbitale der beiden Wasserstoff-Atome teilweise durchdringen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, dass sich das Elektron des einen Orbitals im Orbital des anderen Wasserstoff-Atoms aufhalten kann und umgekehrt. Die beiden Atomorbitale „verschmelzen“ zu einem neuen, beide Atomkerne umfassenden Orbital, dem Molekülorbital (B4). Elektronenpaarbindung Die Ausbildung des Molekülorbitals führt also dazu, dass sich die Elektronen sowohl in der Nähe der beiden Atomkerne als auch zwischen diesen recht häufig („wahrscheinlich“) aufhalten. Die Verdichtung der negativen Ladung im Raum zwischen den beiden Atomkernen bewirkt eine elektrische Anziehung zwischen negativer Elektronenladung und positiver Kernladung (B5). Damit beruht die Bindung der Atome in den Mole külen, ebenso wie die Ionenund die Metallbindung, auf der Wirkung elektrischer Anziehungskräfte. Bei der Durchdringung der Atomorbitale kommt es gleichsam zur Ausbildung eines gemeinsamen Elektronenpaares, das beiden Atomen im Mole kül zugeordnet werden kann. Es kommt zur Ausbildung einer Elektronenpaarbindung. Die chemische Bindung, die in Molekülen durch ein gemeinsames Elektronenpaar zustande kommt, wird Elektronenpaarbindung (Atombindung) genannt. Eine Besonderheit der Elektronenpaarbindung ist, dass sie gerichtet ist. Schlüsselbegriffe Atomorbital, Molekülorbital, Elektronenpaarbindung B4 Zwei Wasserstoff-Atome verbinden sich zu einem Wasserstoff-Molekül. Die beiden Atomkerne sind von einem gemeinsamen, von beiden Elektronen besetzten Molekülorbital umgeben. B5 Stabiles Wasserstoff-Molekül. Bei einem bestimmten Abstand der Atom kerne befinden sich die Kern-ElektronAnziehungskräfte (rote Pfeile) und Ab stoßungskräfte (blaue Pfeile) gleich artiger Ladungen im Gleichgewicht. Energie wäre nötig, um die beiden Kerne näher zusammenzubringen oder von einander zu entfernen. Die Energie des WasserstoffMoleküls hat ein Minimum erreicht. + + – – N u r zu P rü fz w e c k e n E ig e n tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s