Lösungen zur Übung 2.2-4:

C und Si Verbindungen mit und ohne Hybridisierung

	Welche Bindungstypen3 sind für keine Hybridisierung, oder für sp1, sp2 oder sp Hybridisierung möglich?
	Machen wir uns zuächst eine einfache Schematik der "Bauklötzchen", die man zusammenfügen kann.
		Das sieht dann für keine Hybridisierung z.B. so aus:
		Die Orbitaldarstellung von bevor Schematische Dastellung der p-Orbitale; drei Möglichkeiten für Bindungen sind durch rote Kreise markiert.
	Wir können die Klötzchen jetzt an den roten Enden nach Belieben zusammenfügen, aber:
		Alles was man also erhalten kann sind "zick-zack" Ketten, die sich dann vieleicht noch verknäueln; aber ein "richtiger" Kristall ist ausgeschlossen

	Betrachten wir als nächstes die sp1 Hybridisierung. Dann erhalten wir eine "große" Keule die auf beiden Seiten eine starke s-Bindung eingehen kann.
		Die verbleibenden p-Keulen können nur noch schwache p-Bindungen in Richtung der s-Bindungsachse eingehen.
		Schematisch sieht das so aus:
		Schematische Dastellung der sp1-Hybridisierung. Die Bindungen sind wieder durch rote Kreise markiert; sie sind jetzt immer auf beiden Seiten der "langen" sp1 Keule.
		Kristalle sind nicht möglich, dafür aber gerade lange Ketten - hier entstehen Polymere und die Biologie.

	Betrachten wir als nächstes die sp2 Hybridisierung. Dann erhalten wir 6 in einer Ebene liegenden Keulen mit 6-zähliger Rotationssymmetrie, die alle Bindungen eingehen können.
		Die zwei verbleibenden p-Keulen können nur eine schwache p-Bindungen in Richtung der s-Bindungsachsen eingehen.
		Schematisch sieht das so aus:
		Schematische Dastellung der sp2-Hybridisierung. Die möglichen Bindungen formen ein Sechseck auf einer Ebene.
		Wir können einen schönen zweidimensionalen hexagonalen Kristall bilden, so wie unten und im Link gezeigt.
	Links die Anordnung der C- oder Si-Atome auf einer Ebene, rechts der daraus formbare Kristall, falls zwischen den Ebenen (mit starker kovalenter Bindung) wenigsten noch eine schwache Bindung möglich ist.
		Was wir dann bekommen ist Graphit für den Kohlenstoff; die stabile Form als Festkörper.
	sp3 Hybridisierung brauchen wir hier nicht zu behandeln, sie ist im Haupttext ausführlich dargestellt.
		Silizium kristallisiert ausschließlich in der mit sp3 Hybridisierung möglichen Diamantstruktur. Das braucht nicht weiter dargestellt werden; es genügt den Link zu betätigen.
		Kohlenstoff kann auch das Diamantgitter annehmen - aber nur wenn man es dazu zwingt. Es braucht extrem hohe Drücke und Temperaturen; der resultierende Diamant ist dann unter Normalbedingungen metastabil.

Mit Frame

Kovalente Bindungsbilder

Übung 2.2-4

Übung 3.3-5 : Hat Graphit eine hcp-Struktur?

© H. Föll (MaWi 1 Skript)