Bindungswinkel schätzen von H2O und H2S
ich muss herausfinden ohne die bindungswinkel zu wissen, welches der moleküle den größeren bindungswinkel haben.
von der struktur sind beide ja gewinkelt. also muss man ja jetzt die elektronegativität beider betrachten und eigentlich heisst es ja, je elektronegativer das atom, desto kleiner der bindungswinkel ... ein bsp: PI : 102; PBr3: 101° und das dachte ich bei H2O und H2S auch. ich dachte das H2O einen kleineren bindungswinkel hat, weil sauerstoff elektronegativer ist als schwefel.?? wie muss man das dann betrachten?? Winkel: H2O: 104; H2S: 92,3
4 Antworten
Entscheidend ist die gegenseitige Abstossung der beteiligten Wasserstoffatome. Die ist um so größer, je höher ihre Teilladung ist und um so näher sie sich kommen. Aus beiden Gründen hat Wasser den größeren Bindungswinkel.
Ich würde eher die Ursache in der Abstoßung der negativ geladenen freien Orbitale sehen. Die Abstoßung der Wasserstoffatome würde winkelvergrößernd wirken, was beim Wassermolekül durch die freien Orbitale überkompensiert wird; beim H2S ist dieser Effekt noch verstärkt, da hier durch den größeren Abstand der H-Atome am anderen Ende der "Schere" deren durch die positive Partialladung gemäß dem Coulombschen Gesetz wirkende gegenläufige Abstoßung abgeschwächt ist.
Wir hatten die Aufgabe damals auch an der Uni. Die Lösung hat nichts mit der Elektronegativität oder den Atomradien zu tun! Die Lösung ist einzig und allein mit dem Orbitalmodell zu erklären!
Die Lösung ist im Bild. Es hat was damit zu tun, dass die p-Orbitale im Abstand von 90° liegen, also ist auch der Bindungswinkel ca. 90°. **Schwefel ist nicht hybridisiert! **
Wasser ist sp3-hybridisiert und hat daher einen tetraedischen Aufbau (Tetraeder = 109,5° Winkel) mit Bindungswinkeln104,5°.
Die Antwort steht auch im Holleman-Wiberg zum nachlesen für alle die es wollen. :)
Hier ist das Bild dazu:
Meines Wissens:
Schwefel hat einen größeren Atomradius als Sauerstoff, daher eine kleineren EN-Wert. Zusätzlich zieht Sauerstoff vom Wasserstoff das Elektron näher heran, wobei das Wasserstoff gezwungen ist, näher an das Sauerstoff zu gehen als wie es Schwefel ist. Die Bindungslänge von SH müsste daher größer sein als bei OH und daraus resultiert, dass eben auch die freien Elektronenpaare nicht so stark am Schwefel angezogen werden, als zum Sauerstoff. D.h. die freien Elektronenpaare haben größere Kräftevektoren (im Verhältnis zum Atomrumpf) zueinander, die sich abstoßen. Dadurch drücken diese sich weg und zwingen die SH-Bindung näher aneinander zu gehen.
Die schwächere Sigma-Bindung und die EN sind also die Ursachen.
Ich würde mal eher eine Tabelle der Atomradien zur Hand nehmen und die Radien von Schwefel und Sauerstoff vergleichen. Nicht die EN, die Radien und die Existenz freier Elektronenpaare sind für den Winkel entscheidend.
Da liegt in der Tat der Hase im Pfeffer!
Vergleiche Ammoniak (107,3°) und Phosphin (93,5°).
Die freien Elektronenpaare haben mehr Platz zum Ausbreiten, und tun dies auch.
Und was die EN angeht, sofern diese überhaupt eine wesentliche Rolle spielt, so ziehen N und O die Elektronen stärker an als P und S. Die bindenden Elektronenpaare sollten als dichter am Zentralatom sein und mehr Platz brauchen. So gesehen wirkt die EN als Verstärkung des Trends.
Aber ich erinnere mich, dass immer die Größe als Grund genannt wurde.
ok... also innerhalb der hauptgruppe nimmt ja der atomradius zu. und weil schwefel dann größeren atomradius hat als sauerstoff... muss ddann schwefel den kleineren bindungswinkel haben?
Ich bin gerade selber etwas irritiert, denn mein Riedel - Anorganische Chemie argumentiert tatsächlich mit den abnehmenden Elektronegativitäten, während Hollemann-Wiberg mit der Abnahme des Sigma -Charakters der Bindung zwischen dem Zentralatom und dem Wasserstoff argumentiert. Vielleicht findest du noch ein weiteres Lehrbuch in der Bibliothek mit einer dritten Theorie...
Wobei , hier könnte man wiederum mit der größeren Abstoßung der freien Elektronenpaare der Fluoratome zum freien Elektronenpaar des N-Atoms argumentieren.
Man kann auch mit beidem argumentieren. Die Regel von Bent vereint das ja quasi.
Andersherum: Kleinen EN-Wert, dadurch größeren Atomradius.