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Chemische Bindung
Dipol-Dipol-Wechselwirkungen
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In dem Chemie erklärt das Valenzbindungstheorie die Natur von a chemische Bindung in einem Molekül bezüglich Wertigkeiten. Die Valenzbindungstheorie beruht auf der Regel, dass das Zentralatom in einem Molekül bevorzugt Elektronenpaare gemäß geometrischen Randbedingungen bildet, die näherungsweise durch die Oktettzeile. Die Valenzbindungstheorie ist eng mit der Molekülorbitaltheorie.

Geschichte

Im 1916 angenommen Gilbert Lewis dass eine chemische Bindung durch die Wechselwirkung zweier gemeinsamer Bindungselektronen mit Molekülen dargestellt als Lewis-Strukturen. Im Jahr 1927 wurde der Werd Heitler-London-Theorie, formuliert von Walter Heitler und Fritz London, die erstmals die Möglichkeit bot, die Bindungseigenschaften der properties Wasserstoffmolekül huh₂ berechnet auf Basis von quantenmechanische Überlegungen. Walter Heitler entdeckte, wie die Schrödinger-Gleichung (1925) könnte verwendet werden, um zu zeigen, wie die Wellenfunktionen zweier Wasserstoffatome vereinigen sich zu a kovalente Bindung Formen. Gemeinsam mit Fritz London erarbeitete er die Details der Theorie. Später verwendet Linus Pauling Lewis' Idee der Paarbindung zusammen mit der Heitler-London-Theorie zwei weitere Konzepte der Valenzbindungstheorie zu entwickeln: Resonanz (1928) und OrbitalHybridisierung (1930). gemäß Charles Coulson, Autor des Buches Valencia ab 1952 markiert dieser Zeitraum den Beginn der modernen Valenzbindungstheorie im Gegensatz zu den älteren Valenzbindungstheorien, bei denen es sich tatsächlich um Valenzelektronentheorien handelt, die auf mechanischen Begriffen vor der Welle basieren.

Theorie

Eine Valenzbindungsstruktur ist einer Lewis-Struktur äquivalent, aber wenn eine einzelne Lewis-Struktur nicht geschrieben werden kann, werden andere Valenzbindungsstrukturen verwendet. Jede dieser VB-Strukturen repräsentiert eine spezifische Lewis-Struktur. Die Kombination von VB-Strukturen ist der wichtige Punkt für die Resonanztheorie. Die VB-Theorie besagt, dass die Überlappung Atomorbitale der beteiligten Atome gehen eine chemische Bindung ein. Wegen der Überlappung ist es sehr wahrscheinlich dass sich Elektronen im Bindungsbereich befinden. Die VB-Theorie sieht Bindungen als schwach gekoppelte Orbitale (kleine Überlappung). Mit der Theorie ist es am einfachsten, mit Molekülen zu arbeiten, die sich in der Grundzustand gelegen.

Die überlappenden Atomorbitale können unterschiedlich sein. Die beiden Arten von überlappenden Orbitalen sind Sigma und Pi. Sigma Bindungen entstehen, wenn sich die Orbitale zweier gemeinsamer Elektronen direkt überlappen. Pi-Anleihen entsteht, wenn sich zwei parallele Orbitale überlappen. Zum Beispiel eine Bindung zwischen zwei s-Orbital Elektronen ist eine Sigma-Bindung, weil zwei Kugeln immer koaxial sind. Bezüglich Bindungsordnung einige Anleihen haben eine Sigma-Anleihe. Doppelbindungen bestehen aus einer Sigma- und einer Pi-Bindung und Dreifachbindungen bestehen aus einer Sigma- und zwei Pi-Bindungen. Aber die Atomorbitale für Bindungen können Hybride (Kreuze) sein. Oft hat das bindende Atomorbital den Charakter mehrerer möglicher Orbitaltypen. Die Methoden, um ein Atomorbital mit dem richtigen Bindungscharakter zu erhalten, sind Hybridisierung erwähnt.

Zeitgenössische VB-Theorie

Die Valenzbindungstheorie vervollständigt nun die Molekülorbitaltheorie (MO-Theorie), die nicht an der VB-Idee festhält, dass sich Elektronenpaare zwischen zwei bestimmten Atomen in einem Molekül befinden, sondern dass sie in Mengen von . unterteilt sind Molekülorbitale die sich über das gesamte Molekül erstrecken können. Die MO-Theorie kann magnetische Eigenschaften auf einfache Weise vorhersagen, aber die VB-Theorie ist komplizierter, obwohl sie die gleichen Ergebnisse liefert. Die VB-Theorie sieht aromatisch Eigenschaften von Molekülen als Ergebnis der Resonanz zwischen Kekulé-Strukturen, Dewar-Strukturen und möglicherweise ionisch Strukturen, während die MO-Theorie sie als Umzug der Pi-Elektronen. Das zugrunde liegende Mathematik ist auch in der VB-Theorie komplizierter, was dazu führt, dass diese Theorie relativ kleine Moleküle berücksichtigt. Andererseits liefert die VB-Theorie ein genaueres Bild der Elektronenladungsreorganisation, die auftritt, wenn Bindungen während einer chemischen Reaktion aufgebrochen und gebildet werden. Insbesondere die VB-Theorie sagt korrekt die Dissoziation von homonuklearen zweiatomigen Molekülen in getrennte Atome voraus, während die einfache MO-Theorie die Dissoziation in einem Gemisch von Atomen und Ionen vorhersagt.

In letzter Zeit haben verschiedene Gruppen eine Theorie entwickelt, die oft moderne Valenzbindungstheorie wird genannt. Es ersetzt die überlappenden Atomorbitale durch überlappende Valenzbindungsorbitale, die sich über alle erstrecken Basisfunktionen im Molekül. Die resultierenden Energien sind wettbewerbsfähiger mit Energien, bei denen Elektronenkorrelation eingeführt basiert auf a Hartree-Fock Referenzwellenfunktion.