Microsoft PowerPoint - Che1_14_MO2_H-Br\374cke
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Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Thema: Chemische Bindungen V – Molkülorbitaltheorie I MO-Theorie: Molekülorbitale durch Linearkombinationen von Atomorbitalen (LCAO-Methode: Linear Combination of Atomic Orbitals), bindende-, antibindende-, nichtbindende Molekülorbitale, Molekülorbitaldiagramme Thema heute: Chemische Bindungen VI – Molekülorbitaltheorie II, Wasserstoffbrückenbindungen. Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 179 Molekülorbitaldiagramm für das Fluormolekül: Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 180 Molekülorbitaldiagramm für das Sauerstoffmolekül: Im höchst-besetzten MO sind 2 ungepaarte Elektronen Paramagnetismus! Bindungsordnung: BO = ½ [Elektronen (in bindenden MO‘s) – Elektronen (in antibindenden MO‘s)] Entspricht Anzahl der bindenden Elektronenpaare in Lewis-Formeln Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 181 Molekülorbitaldiagramm für das Distickstoffmolekül: Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 182 Molekülorbitaldiagramm für das Fluorwasserstoffmolekül: bindende antibindende Molekülorbitale nichtbindende Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 183 Molekülorbitaldiagramm für das Wassermolekül: Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 184 Pi-Molekülorbitale des Benzolmoleküls: Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 185 Die Wasserstoff-Brückenbindung Ein Wasserstoffatom in einer polaren Bindung (H-F, H-O, H-N) kann attraktive Wechselwirkungen zu einem Atom eines benachbarten Molekül erfahren, wenn dieses über ein freies Elektronenpaar verfügt (gewöhnlich ein N, O oder F Atom). Die Bindung eines H-Atoms zu einem N-, O- oder F-Atom ist meistens sehr polar! Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 186 Die Eigenschaften von Wasser werden maßgeblich durch Wasserstoffbrückenbindungen bestimmt. Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 187 Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 188 Wasserstoffbrückenbindungen führen zu typischen Ketten-, Schicht- und Raumnetzstrukturen Beispiele: Schichtstruktur der Borsäure B(OH)3 bzw. H3BO3 Raumnetzstruktur von Eis 1 Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 189 Im Eis-I liegen über H-Brücken verknüpfte H2O-Moleküle vor, die eine weitmaschige, von Hohlräumen durchsetzte Kristallstruktur bilden Dichteanomalie: Eis-I: β-Tridymit-Struktur, dO-O: 2.76 Å, Winkel (O-O-O): 109.5o Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 190 Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 191 Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 192 ◆ ◆ ◆ Wasserstoff-Brückenbindung Wasserstoffbrücken erhöhen: Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Verdampfungsenthalpie, Dipolmoment, elektrische Feldkonstante, Viskosität. ◆ ◆ ◆ ◆ Wasserstoffbrücken führen zu typischen Ketten-, Schicht- und Raumnetzstrukturen Beispiele: (außer Wasser bzw. Eis) Fluorwasserstoff, Borsäure, Nucleinsäuren ◆ ◆ Bindungsenergie einer H-Brücke: ca. 15 – 20 kJ/mol. Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 193 HF kristallin - Zickzackketten linear unsymmetrische Wasserstoffbrücken HF im Gaszustand Vorwiegend (HF)6-Ringe Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 194 Die Wasserstoffbrückenbindung zwischen =NH–Gruppen und Carbonylgruppen (den Sauerstoffatomen) (C=0) in Amidkristallen ist 2.85 3.00 Å, und deren O−H Abstand 1.85-2.00 Å lang. In Proteinen und Nucleinsäuren sind viele Atomgruppen vorhanden, die Wasserstoffbrücken ausbilden können, so z.B. Lysin, Arginin, Histidin oder Glutaminsäure Bei den Nucleinsäuren sind Wasserstoffbrückenbindungen sehr wichtig, da sie die Strukturen der DNA und RNA bestimmen und auch für die molekulare Erkennung und damit die Zellreproduktion regeln . Guanin und Cytosin Modul Allgemeine Chemie, CH01, Prof. Dr. Martin Köckerling, Uni Rostock 195
