Molekülgeometrien

Molekülgeometrien beschreiben die räumliche Anordnung der Atome in Molekülen. Das gängigste Erklärungsmodell ist die VSEPR-Theorie (Valence-Shell Electron-Pair Repulsion). Sie basiert auf der Annahme, dass sich Elektronenpaare um das Zentralatom so anordnen, dass ihre Abstoßung minimiert wird. Dabei unterscheidet man zwischen der Elektronengeometrie, die alle Elektronenpaare umfasst, und der Molekülgeometrie, die die Anordnung der Atome betrifft.

Aus der Zahl der Elektronenpaare (Bindungspaare und Lone-Paare) ergeben sich charakteristische Grundformen. Linear ist AX2 mit 180° (Beispiel CO2). Trigonal planar AX3 mit 120° (BF3). Tetraedrisch AX4 mit 109,5° (CH4). Trigonal bipyramidal AX5 mit 90° und 120° (PCl5). Oktaedrisch AX6 mit 90° (SF6). Gehen Lone-Paare hinzu, verändern sich Winkel und Geometrie: AX2E2 entspricht einer gekrümmten Struktur, oft als Bent bezeichnet (H2O); AX3E ist trigonal pyramidal (NH3); AX4E – see-saw (SF4); AX3E2 – t-förmig (ClF3); AX2E3 – linear (XeF2).

Die VSEPR-Theorie ist ein nützliches und weit verbreitetes Prognosewerkzeug, hat aber Einschränkungen. Sie behandelt oft nicht ausreichend Mehrfachbindungen, die Rolle d-Orbitaler oder Hypervalenz, und reale Bindungswinkel weichen häufig von idealisierten Werten ab. Moderne Beschreibungen verwenden häufig Molekülorbital- oder Dichtefunktionaltheorien; für viele Zwecke dient VSEPR jedoch weiterhin als praktische Orientierung.