Question by gwh: Wie genau besteht ein Orbital aus einem positiven und negativen Teil?
Positibe Orbitalüberlappung erfolgt, wenn Bereiche der Orbitale mit gleichen Vorzeichen der Wellenfunktion überlappen. Nur positive Überlappung führt zur Bindung.
Ich dachte immer, Orbitale sind immer negatib, weil sie Elektronen beinhalten. Ein s-Orbital ist immer positiv und p-Orbitale haben eine positive und eine negar´tive Seite. Wie ist das zu verstehen?
Best answer:
Answer by Androida
Jedem Elektron wird eine (komplexe) Wellenfunktion zugeordnet, dessen Quadrat die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons in einem bestimmten Volumen angibt. Das Orbital ist die Beschreibung des Raums um den Atomkern, in dem die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons 90% beträgt. Das Vorzeichen gibt nicht die Ladung an, sondern kennzeichnet, ob die zugehörige Wellenfunktion symmetrisch oder antisymmetrisch ist. Das 1s-Orbital ist kugelsymmetrisch, daher hat die zugehörige Wellenfunktion an jedem Ort des Raums ein positives Vorzeichen. Im bindenden Fall werden Orbitale mit gleichem Vorzeichen zusammengbracht. Dadurch
erhöht sich die Elektronendichte zwischen den beiden Atomkernen, was zu einer anziehenden Wechselwirkung führt.
@pepsimaster: Wie du siehst, habe ich mich da noch etwas mehr mit beschäftigt. Die Wellenfunktion kommt ja aus der Physik. Sollte ich eigentlich besser können.
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@Androida. Ich glaube die Frage ist hier nach Moelkülorbitalen.
AntwortenLöschenBei der Überlappung von Atomorbitalen überlagern sich deren Wellenfunktionen. Nehmen wir als Beispiel ein H2 Molekül. Die additive Überlagerung der beiden 1s-Orbitale führt zu einer Wellenverstärkung und damit zu einer eröhten Elektronendichte, also auch zu einer stärkeren Bindung (positives Vorzeichen?). Also ein bindendes Sigma-Orbital mit höherer Energie als das s-Orbital besitzt.
Durch subtraktive Überlagerung (die Anzahl der Molekülorbitale muss ja gleich der Zahl der Atomorbitale sein) bildet sich ein sogenanntes antibindendes Sigma Orbital mit niedrigerer Energie als das eigentliche s-Orbital besitzt.
Natürlich sind Orbitale weiterhin negativ geladen. Die von dir erwähnten Vorzeichen beziehen sich auf die Lösungen der schrödingergleichung und der von mir beschriebenen additiven und subtraktiven Überlappung.
Kompliziertes Thema und für einen Chemiker schwer zu verstehen. Sollen sich Physiker mit sowas beschäftigen ;-).
Da Androida als angehender Physiker von dem allen ein bißchen mehr versteht, erübrigt sich wahrscheinlich auch der Hinweis, dass in der Fragestellung Dinge vermischt werden, die nicht zu vergleichen sind. Negativ ist die Ladung eines Elektrons, die Lösungen der Schrödinger-Gleichung können aber im Fall der p-Orbitale zu Bereichen führen, die positiv sind und solchen, die negativ sind. Das Wort "überlappen" stammt aus der VB-Theorie, die Linearkombination von Atomorbitalen (LCAO) führt zu Molekülorbitalen, die bei gleichem Vorzeichen der AOs zu einer bindenden Wechselwirkung führen und im anderen Fall zu anti-bindenden Zuständen.
AntwortenLöschenDie pi-Bindungen der Doppelbindung funktionieren auch nur, wenn die p-AOs so ausgerichtet sind, dass die Räume mit gleichem Vorzeichen überlappen können - damit sind sie nebenbei auch rotationssymmetrisch zur Kernverbindungsachse.
Das Vorzeichen der Ladung hat nichts mit der Elektronen-Ladung zu tun.
Aber ich bin eben auch nur Chemiker, allerdings wie alle Chemiker auch mit 6 Semestern Ausbildung in Physikalischer Chemie und da ist die Natur der chemischen Bindung auch ein Schwerpunkt. Mit sowas beschäftigen sich Physiker heute nur noch im Schnelldurchgang.