Paramagnetismus

Wissenschaft Biologie
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Hallo!

Ich hab grad ein Problem mit dem Paramagnetismus… nach dem, was ich bisher gefunden hab, ist ein Molekül paramagnetisch, wenn es ungepaarte Elektronen besitzt, und wenns nicht paramagnetisch ist, dann kommt der viel schwächere Diamagnetismus zum Vorschein. (Stimmt das so?)
Jetzt hab ich aber was gefunden, dass O2 paramagntisch ist, obwohl die Lewis-Formel garnicht so aussieht, und dass man aus der Lewis-Formel eben nicht immer wirklich gut auf den Paramagnetismus schließen kann. Allerdings hab ich keine Erklärung dafür gefunden…
Warum kann man sich da nicht auf die Lewisformel verlassen? Und wie findet man dann heraus, ob ein Molekül paramagnetisch ist?

Grüße
Jojo

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Hallo Jojo,

Ich hab grad ein Problem mit dem Paramagnetismus… nach dem,
was ich bisher gefunden hab, ist ein Molekül paramagnetisch,
wenn es ungepaarte Elektronen besitzt, und wenns nicht
paramagnetisch ist, dann kommt der viel schwächere
Diamagnetismus zum Vorschein. (Stimmt das so?)

Das ist prinzipiell richtig.

Jetzt hab ich aber was gefunden, dass O2 paramagntisch ist,
obwohl die Lewis-Formel garnicht so aussieht, und dass man aus
der Lewis-Formel eben nicht immer wirklich gut auf den
Paramagnetismus schließen kann. Allerdings hab ich keine
Erklärung dafür gefunden…
Warum kann man sich da nicht auf die Lewisformel verlassen?

Lewis-Formeln zeigen auch nur ein (vereinfachtes) Modell, das aber - wie oft in der Chemie - für die meisten Fragestellungen völlig ausreicht.
In Deinem Fall aber muss man sich das Molekülorbitalschema von O2 ansehen, und dann kommen ganz schnell die ungepaarten Elektronen zum Vorschein …
Schau mal auf
http://www.chem.uni-potsdam.de/anorganik/Kapitel11.pdf
oder
http://www.chemieseite.de/allgemein/node18.php

Viele Grüße,

Henning.

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Hallo Henning!

Danke schonmal, das mit dem Sauerstoffmolekül habich geschnallt(-:
Aber wie mach ich das dann eigendlich, wenn ich rauskriegen will, ob ein Molekül mit komplizierteren Orbitalen paramagnetisch ist?
Wie is das eigendlich, wenn eine Verbindung nicht aus zwei gleichen Atomen besteht, wie beim O2, sondern zum Beispiel wie beim HI-Molekül aus zwei Atomen, von denen das eine sehr viele Orbitale hat, und das andere ganz wenige? Beim Sauerstoffmolekül scheints ja so zu sein, dass immer die 4 Elektronen aus zwei „sich entsprechenden“ Atomorbitalen der zwei Atome (zum Beispiel den beiden 2s-Orbitalen von den zwei Sauerstoffatomen) ein bindendes und ein antibindendes MO besetzen. Aber, wenn eins der Atome sehr viel weniger Orbitale hat, können dann doch nicht so viele bindende und antibindende MOs gebildet werden, oder? Wird dann im Beispiel mit dem HI-Molekül das 1s-Orbital vom Wasserstoff zusammen mit einem p-Orbital vom Iod zu einem bindenden und einem antibindenden MO und die andern Orbitale vom Iod sind an der Bindung garnicht beteiligt oder wie ist das?

Und, bei Bindungen aus Atomen mit komplizierteren Orbitalen, zum Beispiel bei irgendwelchen Cobaltverbindungen, kann man sich dann das MO-Diagramm eigendlich selber herleiten um dann zu gucken obs paramagnetisch wird?

Grüße
Jojo

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Hallo Jojo,

Danke schonmal, das mit dem Sauerstoffmolekül habich
geschnallt(-:

Fein.

Aber wie mach ich das dann eigentlich, wenn ich rauskriegen
will, ob ein Molekül mit komplizierteren Orbitalen
paramagnetisch ist?

Genau so wie beim O2. Du suchst nach ungepaarten Elektronen.

Beim
Sauerstoffmolekül scheints ja so zu sein, dass immer die 4
Elektronen aus zwei „sich entsprechenden“ Atomorbitalen der
zwei Atome (zum Beispiel den beiden 2s-Orbitalen von den zwei
Sauerstoffatomen) ein bindendes und ein antibindendes MO
besetzen.

So ist es im einfachsten Fall. Das passiert immer dann, wenn die Energien der beteiligten Orbitale nicht zu weit auseinander liegen und von ihrer Symmetrie her zusammenpassen (z. B. s und s und p und p oder s und p entlang der p-Hauptachse), man sagt dann, diese „mischen“ miteinander und ergeben dann eben ein sigma- oder pi- oder delta-Orbital. Je nach Vorzeichen ein bindendes oder antibindendes.

Aber, wenn eins der Atome sehr viel weniger Orbitale
hat, können dann doch nicht so viele bindende und antibindende
MOs gebildet werden, oder? Wird dann im Beispiel mit dem
HI-Molekül das 1s-Orbital vom Wasserstoff zusammen mit einem
p-Orbital vom Iod zu einem bindenden und einem antibindenden
MO und die andern Orbitale vom Iod sind an der Bindung
garnicht beteiligt oder wie ist das?

So ist das dann. Diese Orbitale ändern ihre Energie im MO-Schema kaum und werden als nichtbindende Orbitale bezeichnet.

Und, bei Bindungen aus Atomen mit komplizierteren Orbitalen,
zum Beispiel bei irgendwelchen Cobaltverbindungen, kann man
sich dann das MO-Diagramm eigentlich selber herleiten um dann
zu gucken obs paramagnetisch wird?

Ja, das kann man. Allerdings nur qualitativ. Dies reicht aber i. d. R. aus, um über den magnetischen Grundzustand Bescheid zu wissen. Genauere Details hierzu findest Du in einschlägigen Lehrbüchern (der Anorganischen Chemie) unter dem Schlagwort Ligandenfeldtheorie oder Kristallfeldtheorie. Um quantitative Aussagen über z. B. Absorptionsbanden von Elektronenübergängen ableiten zu können, muss man Rechnungen auf höherem Niveau durchführen.

Grüße,

Henning.

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Hallo Henning!
Danke, so allmählich ganz langsam komm ich dahinter, werd ich mich demnächst nochma unter meinen Büchern verbuddeln wegens den MO-Orbitalen.
Grüße
Jojo