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Elektronenpaar, welches an keiner kovalenten Bindung beteiligt ist Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
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 und dasselbe Atom- und Molekülorbital besetzen. In der Chemie werden diese Elektronen auch als Valenzelektronen bezeichnet. Das freie Elektronenpaar ist als Valenzelektronenpaar im Allgemeinen an keiner Bindung mit anderen Atomen beteiligt, sondern nur zu einem Atom gehörig – eine Ausnahme ist z. B. Ozon. In einer Valenzstrichformel wird ein freies Elektronenpaar entweder durch zwei Punkte (IUPAC-Empfehlung) oder durch einen Strich an dem betreffenden Atom 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 (VSEPR-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.
Ein freies Elektronenpaar verhält sich an einem Stereozentrum wie ein weiterer Substituent.
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 („Durchschwingen“ des freien Elektronenpaares) 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 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 des Typs O=SR1R2 sind, bei zwei unterschiedlichen organischen Resten (R1 ≠ R2), durch das freie Elektronenpaar am Schwefelatom chiral.[4]
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