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scheLM 3D
spezielle chemische eLearning Module
eLearning mit dem Klaus
Übersicht über die verschiedenen Module in scheLM 3D - MO-Theorie
Studienfach:
Alle_Veranstaltungen
Zielgruppe
Dieses Lernmodul richtet sich an Studierende mit dem Hauptfach Chemie (Studierende der Biochemie, Chemie, und Wirtschaftschemie) und geht über den Lernstoff im Nebenfach (Studierende der Biologie und Medizin) hinaus.
Lernziel
Nach der Bearbeitung dieses Moduls sollten Sie
- die Grundlagen der MO-Theorie kennen,
- Vor- und Nachteile der Molekülorbitaltheorie gegenüber der Hybridorbitaltheorie benennen können,
- das MO-Schema des Ethin-Moleküls und des Ethen-Moleküls erläutern können,
- in der Lage sein weitere MO-Schemas zu interpretieren.
Einleitung
Die Molekülorbitaltheorie von Friedrich Hund und Robert S. Mulliken ist eine Möglichkeit die Bindungsstruktur von Molekülen zu beschreiben. Nach der Molekülorbitaltheorie auch MO-Verfahren werden die Atomorbitale (AOs) der beteiligten Atome so vermischt, dass sie sich in bindende und antibindende Molekülorbitale (MOs) aufspalten. Dieses Vermischen geschieht mathematisch durch eine Linearkombination der Atomorbitale. Sie werden als Elektronenwolken dargestellt und sind über das gesamte Molekül delokalisiert.
Anhand der Beispiele Ethin und Ethen soll die MO-Theorie und die Gestalt und Energie der MOs diskutiert werden. Zunächst folgt aber noch eine kurze Einleitung.
Die Molekülorbitaltheorie
Abbildung: allgemeines MO-Schema eines Moleküls AB
Das Aussehen und der Energiegehalt der Molekülorbitale lässt sich mathematisch mit Hilfe des LCAO-Modells (linear combination of atomic orbitals) näherungsweise bestimmen. Sie ergeben sich aus Addition bzw. Subtraktion der Wellenfunktionen der Atomorbitale. Bei größeren Molekülen setzen sich die Orbitale aus der Linearkombination der verschiedenen Atomorbitale zusammen.
Bei der Darstellung eines Molekülorbitals aus der Linearkombination zweier Atomorbitale entsteht ein bindendes Molekülorbital mit geringerer Energie als das energieärmere Atomorbital und ein antibindendes MO, welches über dem energiereicheren AO liegt (Abbildung rechts). Der Grad der Aufspaltung kann näherungsweise mit Hilfe der Überlappung der AOs bestimmt werden. Allgemein spalten σ-Bindungen stärker auf, als π-Bindungen.