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Bindungen des Kohlenstoffatoms

Steckbrief

Kohlenstoff und Wasserstoff sind die zentralen Elemente aller organischen Verbindungen. Kohlenstoffverbindungen sind besonders vielfältig, da Kohlenstoffatome untereinander Bindungen eingehen und so lange Ketten und ringförmige Moleküle bilden können. Kohlenstoffverbindungen sind typischerweise über kovalente Bindungen miteinander verknüpft. Zwischen zwei Kohlenstoffatomen oder einem Kohlenstoffatom und einem Atom eines anderen Elements können sich Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen ausbilden, wodurch die Komplexität organischer Verbindungen zusätzlich erhöht wird.

Zur Beschreibung der Bindungen, die ein Kohlenstoffatom eingehen kann, dient das Hybridisierungsmodell.

Ein Kohlenstoffatom, das ausschließlich Einfachbindungen eingeht, beschreibt man durch eine sp3-Hybridierung und sagt, es ist sp3-hybridisiert. Liegt neben den Einfachbindungen auch eine Doppelbindung vor, ist das Kohlenstoffatom sp2-hybridisiert. Weist ein Kohlenstoff eine Dreifachbindung auf, so ist es sp-hybridisiert.

Image description
Methan

Elektronenkonfiguration und räumliche Darstellung der Orbitale des Methans (sp3-hybridisiertes C-Atom).

(aus Boeck, Kurzlehrbuch Chemie, Thieme, 2018)
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    Bindungsverhältnisse am Kohlenstoffatom

    Kohlenstoff ist vierbindig, hat die Ordnungszahl 6 und steht in der 14. Gruppe (4. Hauptgruppe) des Periodensystems. Für die Chemie des Kohlenstoffs sind kovalente Bindungen charakteristisch. Diese können sowohl mit Atomen anderer Elemente als auch mit weiteren C-Atomen ausgebildet werden. Dabei können kettenförmige unverzweigte oder verzweigte, aber auch ringförmige Strukturen entstehen. Kohlenstoff kann Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen ausbilden. Die Bindungsstärke nimmt von der Einfach- zur Dreifachbindung zu.

    Häufig charakterisiert man Kohlenstoffatome nach der Anzahl der mit ihnen verknüpften C-Atome. Je nachdem, ob ein Kohlenstoffatom mit einem, zwei, drei oder vier weiteren C-Atomen verknüpft, ist unterscheidet man zwischen primären, sekundären, tertiären und quartären C-Atomen.

    Reinformen des Kohlenstoffs

    und sind die beiden häufigsten natürlich vorkommenden Erscheinungsformen reinen Kohlenstoffs. Im ist jedes Kohlenstoffatom mit vier weiteren Kohlenstoffatomen durch Einfachbindungen verknüpft. Daraus resultiert eine kubische Kristallstruktur. Im Diamant sind alle Kohlenstoffatome .

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      zuletzt bearbeitet: 24.09.2021
      Fachlicher Beirat: Dr. rer. nat. Gisela Boeck, 26.01.2021
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