Wie kann Ozon polar sein?
Wenn Ozon aus 3 Sauerstoffatomen besteht, und ihre Elektronegativitäten ident sind, wie kann das Molekül polar sein?
3 Antworten
Nun,
Sauerstoff ist doppelt (3,5) bindig.
Bei einerm O = O - O - 3Eck bleibt immer eine Bindung frei.
Und die Doppelbindung ist nicht stabil, so dass immer auch ein positive Seite entsteht.
Mehr muss man sich nicht merken.
Hansi
Das mittlere Sauerstoffatom muss seine Elektronen mit 2 anderen Sauerstoffatomen teilen, die äußeren Sauerstoffatome teilen dagegen nur mit dem einen in der Mitte. Dadurch sind die negativ geladenen Bindungselektronen ungleich verteilt, d.h. nach außen verschoben, sodass ein Dipol mit einer positiven Mitte und negativen Enden entsteht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Ozon#/media/Datei:Ozon_Mesomerie.svg
Gute Frage. Der erste Schritt zur richtigen Antwort ist: Die Symmetrie ist C₂ᵥ (die Symmetrie eines gleichschenkeligen Dreiecks), und ein Molekül mit dieser Symmetrie hat notwendigerweise ein Dipolmoment, weil der Scheitel (das mittlere O) eine eindeutige Vorzugsrichtung vorgibt.
Nun könntest Du Dich fragen, warum das Molekül diese komische Form hat und nicht linear oder gleichseitig–dreieckig ist. Ersteres wird durch die VSEPR-Regeln ausgeschlossen, zweiteres … hmm … naja, es kommt halt so raus, wenn man die Schrödingergleichung für den Grundzustand betrachtet, und mir fällt kein gutes qualitatives Argument ein, warum es so und nicht anders sein muß. Es gibt aber wirklich einen angeregten Zustand mit D₃ₕ-Symmetrie, der entsprechend kein Dipolmoment hat.
Eine andere Frage ist, warum das Dipolmoment so überraschend groß ist; zwischen Atomen desselben Elements würde man eigentlich keine hohe Polarität erwarten. Aber die Schrödingergleichung läßt dem Molekül keine andere Wahl: Die beiden höchsten besetzten bindenden Orbitale haben mehr Elektronendichte an den beiden terminalen O-Atomen, und das bewirkt eine unsymmetrische Elektronenverteilung und entsprechend eine merkliche Trennung zwischen den Schwerpunkten der Kernladungen und er Elektronenladungen.
Wenn Du keine Quantenmechanik kannst, mußt Du Dich letztlich mit der Antwort zufriedengeben, daß die Bindungssituation in diesem Molekül einigermaßen speziell ist, und daß es daher eine Handvoll Faustregeln, die sonst fast immer gelten, verletzen kann.