MolekülGeometrie

Molekülgeometrie beschreibt die dreidimensionale Anordnung der Atome in einem Molekül um das zentrale Atom oder die Bindungspartner. Sie beeinflusst wesentliche Eigenschaften wie Dipolmoment, Wechselwirkungen mit anderen Molekülen und Reaktivität. Das Verständnis der Geometrie ist wichtig in der Chemie, Biologie, Materialwissenschaft und Pharmazie.

Die Valence-Shell-Elektronenpaar-Abstoßungs-Theorie (VSEPR) ordnet Elektronenpaare um das zentrale Atom so an, dass sie sich gegenseitig abstoßen. Daraus ergibt sich die Elektronengeometrie, aus der die Molekülgeometrie abgeleitet wird. Typische Formen sind linear, trigonal planar, tetraedrisch, trigonal bipyramidal und oktaedrisch. Abweichungen entstehen durch die Anwesenheit von Lone Pairs (nichtbindende Elektronenpaare) und Mehrfachbindungen, welche die Bindungswinkel beeinflussen.

Beispiele: CO2 ist linear; H2O ist gekrümmt (gebogen) wegen zwei Lone Pairs; CH4 ist tetraedrisch; NH3 ist trigonal pyramidal; SF6 ist oktaedrisch.

Experimentell lassen sich Geometrien durch Röntgenstrukturanalyse oder Neutronenbeugung bestimmen, und sie können auch mit vibrationalen Spektroskopien untersucht werden. Theoretisch werden Geometrien mit Quantenchemie, DFT oder Hartree-Fock-Verfahren berechnet. Anwendungen reichen von der Vorhersage der Reaktivität und Stabilität über das Design von Molekülen und Materialien bis zur Strukturaufklärung biologischer Systeme.