Ozon Strukturformel?
Laut Wikipedia sind beim Ozon an ein O-Atom zwei andere gebunden (ähnlich wie beim Wasser der Wasserstoff). Damit sind aber noch Außenelektronen übrig, was ja auch die Reaktivität erklärt.
Warum sind die Atome so angeordnet? Das Molekül könnte ja eigentlich stabiler sein, wenn die Atome "im Dreieck" angeordnet wären, also jedes mit jedem Atom eine Bindung eingehen würde, ähnlich wie beim weißen Phosphor. Dann hätte jedes Sauerstoffatom 2 Bindungen und keine Elektronen mehr übrig.
Weiß jemand warum das trotzdem nicht passiert?
2 Antworten
Ozon hat die Form eines gleichschenkeligen Dreiecks (mit einem Winkel von 116° am Scheitel). Wenn ich Dich richtig verstehe, dann fragst Du, warum das so ist, und warum das Molekül nicht einfach ein gleichseitiges Dreieck (mit 60°-Winkeln überall) bildet, das wäre ja symmetrischer und vermutlich stabiler.
Zunächst mal: Beide Struktur-Vorschläge stehen in Einklang mit der Oktett-Regel, jedes O-Atom hat also seine acht Elektronen. Für die gleichschenkelige Struktur spricht, daß Atome keine spitzwinkeligen Bindungen eingehen wollen, für die gleichseitige spricht, daß in ihr keine Formalladung vorkommen.
Im Endeffekt gibt es also keine Faustregel, welcher der beiden Strukturen stabiler ist; da O₃ isoelektronisch zu NO₂¯ ist, sollten beide dieselbe Struktur haben, aber das hilft nur weiter, wenn Du weißt, wie Nitrit aussieht.
Quantenchemische Rechnungen zeigen eine überwältigende Bevorzugung der gleichschenkeligen Form. Die gleichseitige Form kommt zwar bei Rechnungen auch als gebunden heraus, aber immer mit wesentlich höherer Energie. Soviel ich weiß, gibt es keine experimentellen Hinweise auf eine gleichseitige Form, sondern alle Befunde (Mikrowellenspektroskopie, Photodissoziation) sind mit dem gleichschenkeligen Dreieck verträglich (und das Molekül ist experimentell sehr gut untersucht). Es kann also leicht sein, daß die gleichseitige Form gar nicht existiert, sondern nur ein Artefakt der quantenchemischen Näherungen ist.
Grund dafür, dass sich kein ringförmiges Ozon bildet, könnten die unterschiedlichen Bindungsenergien sein.
Für O-O: 144 kJ/mol
Für O=O: 498 kJ/mol
Daraus geht hervor, dass Doppelbindungen beim Sauerstoff energetisch begünstigt sind, einfach weil sich die freien Elektronenpaare bei der niedrigen Bindungslänge abstoßen.
Zudem sind im weißen Phosphor die Atome nicht im Dreieck, sondern tetraedrisch angeordnet, also jedes Phosphor Atom hat jeweils drei Bindungen zu weiteren Phosphor Atomen.