Sp3 hybridisierte Orbitale und Sigma-Bindungen

Lasst uns in Erinnerung rufen was wir schon über Orbitale wissen und ich bin das schon in früher in der regulären Chemie Playlist durchgegangen. Nehmen wir an, dass das der Atomkern des Atoms ist, super klein und ringsherum haben wir unser erstes Orbital, das 1s-Orbital. Das 1s-Orbital kannst du dir als eine Art Wolke um den Atomkern vorstellen. Man hat hier das 1s-Orbital in dem sich 2 Elektronen aufhalten können. Das erste Elektron wird sich im 1s-Orbital aufhalten und das zweite Elektron wird sich ebenfalls im 1s-Orbital aufhalten. Wasserstoff hat zum Beispiel nur ein Elektron. Dieses wird sich im 1s-Orbital aufhalten. Helium hat eins mehr, welches sich ebenfalls im 1s-Orbital aufhalten wird. Nachdem das 1s-Orbital besetzt ist, gehen wir weiter zum 2s-Orbital. Das 2s-Orbital kann man sich als Hülle um das 1s-Orbital vorstellen. All diese Orbitale kann man nicht mit unserer herkömmlichen Denkweise betrachten. Man kann es sich als eine Art Wahrscheinlichkeitswolke vorstellen, in der man die Elektronen wahrscheinlich findet. Aber zur Veranschaulichung, stell es dir als eine Art Wolkenhülle um das 1s+Orbital vor. Also stelle dir vor, dass es eine unscharfe Hülle um das 1s-Orbital ist, also es ist um das 1s-Orbital herum und das nächste Elektron wird sich dort aufhalten. Das vierte Elektron wird sich auch dort aufhalten, und ich habe diese Pfeile nach oben und nach unten gezeichnet weil das erste Elektron, das sich im 1s-Orbital aufhält hat einen Elektronenspin und das nächste Elektron, das sich im 1s-Orbital aufhalten wird, hat einen entgegengesetzten Elektronenspin, und so geht es paarweise weiter. Sie haben entgegengesetzte Elektronenspins. Nun, wenn wir weiter Elektronen hinzufügen, bewegen wir uns zu den 2p-Orbitalen. Eigentlich kann man es so betrachten, dass es drei 2p-Orbitale gibt und in jedem davon können sich 2 Elektronen aufhalten, es können sich also insgesamt 6 Elektronen in den 2p-Orbitalen aufhalten. Lass sie mich zeichnen, so kannst du dir das besser vorstellen. Also, wenn wir unsere Achsen benennen, so denken wir in drei Dimensionen. Also stelle dir vor, dass das hier die x-Achse ist. Lass es mich in unterschiedlichen Farben machen. Sagen wir ,dass das hier unsere y-Achse ist und dann haben wir hier die z-Achse. Ich werde das in blau machen. Sagen wir, wir haben eine z-Achse so wie hier. Du hast ein p-Orbital welches sich entlang jeder der Achsen bewegt. Also du könntest hier 2 - lass es mich in der selben Farbe machen. So, du hast das 2p index x Orbital und das wird aussehen wie eine Hantelform welche in Richtung der x-Achse verläuft. Lass mich mein Bestmögliches versuchen, das zu zeichnen. Es ist eine Hantelform, die in Richtung der x-Achse verläuft in beide Richtungen und sie sind eigentlich symmetrisch. Ich zeichne das Ende etwas größer als das andere, es sieht also aus als würde es dir ein wenig entgegenkommen aber lass es mich ein bisschen besser als das zeichnen. Ich kann das besser machen. Und möglicherweise sieht es so aus. Denke daran, dass dies wirklich nur Wahrscheinlichkeitswolken sind aber es ist hilfreich sie sich als vielleicht ein wenig andere Dinge vorzustellen als wir in unserer Welt sehen aber ich denke Wahrscheinlichkeitswolke ist die beste Art es sich vorzustellen. So, das ist das 2px-Orbital und ich hab noch gar nicht darüber gesprochen wie sie gefüllt werden, aber dann hast du auch noch das 2py-Orbital, welches entlang dieser Achse liegt, aber die gleiche Idee, eine Art Hantelform in y-Richtung, die in beide Richtungen entlang der y-Achse, in die Richtung und diese Richtung. Ausserdem, natürlich, so lass mich das 2py machen und dann hast du auch dein 2pz und das geht in z-Richtung so hoch und dann so runter. So, wenn du jetzt weiter Elektronen hinzufügst, das erste -- bisher haben wir 4 Elektronen hinzugefügt. Wenn du ein fünftes Elektron hinzufügst, würdest du erwarten, dass es ins 2px-Orbital hier geht. Obwohl das 2px-Orbital 2 Elektronen aufnehmen kann, das erste geht hierher. Das nächste wird nicht dort reingehen. Tatsächlich will es sich absondern innerhalb des p-Orbitals also das nächste Elektron, das man hinzufügt, wird nicht ins 2px-Orbital gehen, es wird ins 2py gehen. Und das danach wird nicht ins 2py oder 2px gehen, es wird ins 2pz gehen. Sie versuchen sich voneinander abzugrenzen.