Molekülorbitale Carbonat-Anion?
Hallo, ich hänge gerade an folgender Aufgabe:
Zeichnen Sie die Atome des Carbonat-Anions in ihrer jeweiligen Hybridisierung.
Hybridisierung vom C-Atom ist soweit klar. Weil des nur mit den 3 O-Atomen gebunden ist haben wir ne sp2-Hybridisierung. Aber wie ist das mit den O-Atomen? Sind / Wie sind die hybridisiert, wie sieht das aus, wie komme ich darauf?
Vielen Dank schonmal für die Antwort
2 Antworten
Das CO₃²¯-Ion hat eine delokalisierte π-Bindung (die Bindungsordnung zwischen C und O beträgt ja 1⅓), und solche Fälle sind mit Hybridisierung immer ein Krampf, weil man dazu delokalisierte MOs braucht, die mit Hybridisierung in diesem Fall schlecht zusammenarbeiten.
Wenn Du nur eine Grenzstruktur beschreiben willst, dann ist es einfach: Ein O ist sp²-hybridisiert, die anderen sp³. Je eines der Hybridorbitale bindet zum C, die anderen halten die lone pairs. Es verbleiben je ein p-Orbital am C und an einem O, und die bilden eine π-Bindung miteinander aus (weil ja ein O-Atome doppelt an den C gebunden ist. Der Nachteil an diesem Verfahren ist, daß es falsch ist, weil es voraussagt, daß eine CO-Bindung kürzer als die beiden anderen wäre.
Um das zu korrigieren, mußt Du über die drei äquivalenten Strukturen (mit sp² an jeweils einem anderen O) mitteln. Damit schrottest Du aber die ganze Hybridisierung, weil Du das für die O-Atome im Mittel sp²·⁶⁷ bekommen würdest.
Die richtige Lösung ist es, die Hybridisierung in den Kanal zu werfen und stattdessen MOs zu verwenden. Dann bekommst Du für die CO-σ-Bindungen ein einfaches und ein entartetes MO, die beide voll besetzt sind (6 Elektronen), für die COπ-Bindung ein besetztes Orbital (2 Elektronen) und für die lone pairs insgesamt 8 Orbitale, von denen einige auch leicht CO-bindenden Charakter haben. Zumindest würde ich das so schätzen. Leider hat diese Antwort aber nichts mit Hybridisierung zu tun.
Danke für deine Antwort, die hat mir echt weitergeholfen!
Die freien Elektronenpaare vom O befinden sich jeweils in einem Hybridorbital. Die kannst du also dafür wie Einfachbindungen behandeln. Im Carbonat-Anion haben die Os eine anteilige Doppelbindung wegen der Delokalisierung der Ladung. Ergo müssen sie sp2-hybridisiert sein.
Das schon richtig. Im Hybridmodell müsstest du trotzdem von drei sp2 Os ausgehen und die restlichen Elektronen über das Molekül delokalisieren. Mehr geht nicht, wie du schon in deiner Antwort sagst.
Dann hätten sie ein sp²-Orbital zum C und zwei für die lone pairs. Unglücklicherweise hat das Carbonat aber acht lone pairs und nicht nur sechs.