Freies Elektronenpaar

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche

Ein freies Elektronenpaar (auch nichtbindendes oder bei wörtlicher Übersetzung des englischen lone pair auch einsames Elektronenpaar genannt) besteht aus zwei Elektronen an einem Atom, welche einen entgegengesetzten Spin haben, aber das selbe Atom- und Molekülorbital besetzen. In der Chemie werden diese Elektronen auch als Valenzelektronen bezeichnet, das an keiner Bindung mit anderen Atomen beteiligt ist, sondern nur zu einem Atom gehört. In einer Valenzstrichformel wird ein freies Elektronenpaar entweder durch zwei Punkte (IUPAC-Empfehlung) oder durch einen Strich dargestellt.[1] Es gibt auch die Darstellung der freien Elektronen als Elektronenwolken. Die folgenden Abbildungen zeigen Moleküle mit blau markierten freien Elektronenpaaren:

Freie Elektronenpaare tragen zum räumlichen Bau von Molekülen bei, deren Gestalt mit dem Elektronenpaarabstoßungs-Modell für einfache Verbindungen vorhergesagt werden kann. Bekanntestes Beispiel ist die gewinkelte Form des Wassermoleküls, die ausschlaggebend für einige Eigenschaften des Wassers ist.

Im Gegensatz zu einem freien Elektronenpaar stellt ein bindendes Elektronenpaar die Verbindung zwischen zwei Atomen dar. Diese wird als kovalente Bindung bezeichnet.

Chiraltiät aufgrund eines freien Elektronenpaares[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein freies Elektronenpaar verhält sich an einem Stereozentrum wie ein weiterer Substituent.

Amine[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Besitzt ein tertiäres Amin NR1R2R3 drei verschiedene organische Reste (R1 ≠ R2 ≠ R3) und ein freies Elektronenpaar am Stickstoffatom, so könnte man erwarten, dass solche Amine chiral sind. Bei Raumtemperatur lassen sich jedoch wegen der schnell ablaufenden Inversion in der Regel keine Enantiomere isolieren. Dies gilt aber nicht für spezielle tertiäre Amine in denen das Stickstoffatom durch eine „Brückenkopf“-Stellung (z. B. Trögersche Base[2]) an der Inversion („Durchschwingen“ des freien Elektronenpaares) gehindert ist. Deshalb gibt es von der Trögerschen Base zwei stabile Enantiomere, die beispielsweise chromatographisch an einer chiralen stationären Phase getrennt werden können.[3]

Sulfoxide sind chiral, wenn die Reste R1 und R2 verschieden sind. Abgebildet ist ein Enantiomerenpaar von Sulfoxiden.

Sulfoxide[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Sulfoxide des Typs O=SR1R2 sind, bei zwei unterschiedlichen organischen Resten (R1 ≠ R2), durch das freie Elektronenpaar am Schwefelatom chiral.[4]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Eintrag zu lone (electron) pair. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.L03618 .
  2. Siegfried Hauptmann: Organische Chemie, 2. Auflage, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1985, S. 96, ISBN 3-342-00280-8.
  3. Ernest L. Eliel, Samuel H. Wilen: Stereochemistry of Organic Compounds, John Wiles & Sons, 1994, S. 360 , ISBN 0-471-05446-1.
  4. Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich, 2006, S. 235–236, ISBN 978-3-906390-29-1.