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Definition der Valenzbindungstheorie (VB)

Die Valenzbindungstheorie (VB) ist eine chemische Bindungstheorie, die die chemische Bindung zwischen zwei Atomen erklärt. Wie die Theorie des Molekülorbitals (MO) erklärt sie die Bindung anhand von Prinzipien der Quantenmechanik. Nach der Valenzbindungstheorie wird die Bindung durch die Überlappung von halbgefüllten Atomorbitalen verursacht. Die beiden Atome teilen sich das ungepaarte Elektron, um ein gefülltes Orbital zu bilden, um ein Hybridorbital zu bilden und sich miteinander zu verbinden. Sigma- und Pi-Bindungen sind Teil der Valenzbindungstheorie.

Wichtige Erkenntnisse: Valenzbindungstheorie (VB)

  • Die Valenzbindungstheorie oder VB-Theorie ist eine Theorie, die auf der Quantenmechanik basiert und erklärt, wie chemische Bindung funktioniert.
  • In der Valenzbindungstheorie werden die Atomorbitale einzelner Atome zu chemischen Bindungen kombiniert.
  • Die andere wichtige Theorie der chemischen Bindung ist die Molekülorbitaltheorie oder die MO-Theorie.
  • Die Valenzbindungstheorie wird verwendet, um zu erklären, wie sich kovalente chemische Bindungen zwischen mehreren Molekülen bilden.

 

Theorie

Die Valenzbindungstheorie sagt die Bildung kovalenter Bindungen zwischen Atomen voraus, wenn sie halbgefüllte Valenzatomorbitale haben, die jeweils ein einzelnes ungepaartes Elektron enthalten. Diese Atomorbitale überlappen sich, sodass Elektronen die höchste Wahrscheinlichkeit haben, sich im Bindungsbereich zu befinden. Beide Atome teilen sich dann die einzelnen ungepaarten Elektronen, um schwach gekoppelte Orbitale zu bilden.

Die beiden Atomorbitale müssen nicht identisch sein. Beispielsweise können sich Sigma- und Pi-Bindungen überlappen. Sigma-Bindungen entstehen, wenn die beiden gemeinsamen Elektronen Orbitale haben, die sich Kopf an Kopf überlappen. Im Gegensatz dazu bilden sich pi-Bindungen, wenn sich die Orbitale überlappen, aber parallel zueinander sind.

Dieses Diagramm zeigt eine Sigma-Bindung zwischen zwei Atomen. Der rote Bereich repräsentiert die lokalisierte Elektronendichte. ZooFari / Creative Commons Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Unported-Lizenz

Sigma-Bindungen bilden sich zwischen Elektronen zweier s-Orbitale, da die Orbitalform sphärisch ist. Einfachbindungen enthalten eine Sigma-Bindung. Doppelbindungen enthalten eine Sigma-Bindung und eine Pi-Bindung. Dreifachbindungen enthalten eine Sigma-Bindung und zwei Pi-Bindungen. Wenn sich chemische Bindungen zwischen Atomen bilden, können die Atomorbitale Hybride von Sigma- und Pi-Bindungen sein.

Die Theorie hilft bei der Erklärung der Bindungsbildung in Fällen, in denen eine Lewis-Struktur das reale Verhalten nicht beschreiben kann. In diesem Fall können mehrere Valenzbindungsstrukturen verwendet werden, um eine einzelne Lewis-Striktur zu beschreiben.

 

Geschichte

Die Valenzbindungstheorie basiert auf Lewis-Strukturen. GN Lewis schlug diese Strukturen 1916 vor, basierend auf der Idee, dass zwei gemeinsame Bindungselektronen chemische Bindungen bildeten. Die Quantenmechanik wurde angewendet, um die Bindungseigenschaften in der Heitler-London-Theorie von 1927 zu beschreiben. Diese Theorie beschrieb die chemische Bindungsbildung zwischen Wasserstoffatomen im H2-Molekül unter Verwendung der Schrödinger-Wellengleichung, um die Wellenfunktionen der beiden Wasserstoffatome zusammenzuführen. 1928 kombinierte Linus Pauling Lewis ‚Idee der Paarbindung mit der Heitler-London-Theorie, um eine Valenzbindungstheorie vorzuschlagen. Die Valenzbindungstheorie wurde entwickelt, um Resonanz und Orbitalhybridisierung zu beschreiben. 1931 veröffentlichte Pauling einen Artikel über die Valenzbindungstheorie mit dem Titel „Über die Natur der chemischen Bindung“. Die ersten Computerprogramme zur Beschreibung der chemischen Bindung verwendeten die Molekülorbitaltheorie, aber seit den 1980er Jahren sind Prinzipien der Valenzbindungstheorie programmierbar geworden. Heutzutage sind die modernen Versionen dieser Theorien in Bezug auf die genaue Beschreibung des tatsächlichen Verhaltens miteinander konkurrierend.

 

Verwendet

Die Valenzbindungstheorie kann oft erklären, wie sich kovalente Bindungen bilden. Das zweiatomige Fluormolekül F 2 ist ein Beispiel. Fluoratome bilden miteinander kovalente Einfachbindungen. Die FF-Bindung resultiert aus überlappenden p z -Orbitalen, die jeweils ein einzelnes ungepaartes Elektron enthalten. Eine ähnliche Situation tritt bei Wasserstoff H 2 auf , aber die Bindungslängen und -stärken unterscheiden sich zwischen H 2 – und F 2 -Molekülen. In Flusssäure HF bildet sich eine kovalente Bindung zwischen Wasserstoff und Fluor. Diese Bindung bildet aus der Überlappung des Wasserstoff 1 s – Orbital und das Fluor 2 p z orbital, die jeweils ein ungepaarten Elektron. In HF teilen sich sowohl die Wasserstoff- als auch die Fluoratome diese Elektronen in einer kovalenten Bindung.

 

Quellen

  • Cooper, David L.; Gerratt, Joseph; Raimondi, Mario (1986). „Die elektronische Struktur des Benzolmoleküls.“ Natur . 323 (6090): 699. doi: 10.1038 / 323699a0
  • Messmer, Richard P.; Schultz, Peter A. (1987). „Die elektronische Struktur des Benzolmoleküls.“ Natur . 329 (6139): 492. doi: 10.1038 / 329492a0
  • Murrell, JN; Kettle, SFA; Tedder, JM (1985). The Chemical Bond (2. Aufl.). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-90759-6.
  • Pauling, Linus (1987). „Elektronische Struktur des Benzolmoleküls.“ Natur. 325 (6103): 396. doi: 10.1038 / 325396d0
  • Shaik, Sason S.; Phillipe C. Hiberty (2008). Ein Leitfaden für Chemiker zur Valenzbindungstheorie . New Jersey: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-470-03735-5.

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