Valenzstrukturtheorie

Die Valenzstruktur-Theorie, auch Valenzbindungstheorie (VB-Theorie), Elektronenpaar-Theorie, Heitler-London-Theorie oder engl. Valence Bond Theory genannt, ist ein von Walter Heitler und Fritz London 1927 entwickeltes quantenmechanisches Näherungsverfahren zur Beschreibung von Atombindungen in mehratomigen Systemen mit dominierendem Zweielektronen-Verhalten. Das von den amerikanischen Chemikern John C. Slater und Linus Pauling zur Heitler-London-Slater-Pauling (HLSP)-Methode weiterentwickelte Verfahren ist, anders als die wenig später formulierte und heute bevorzugt verwendete Molekülorbitaltheorie (MO-Therie), auf die paarweisen Wechselwirkungen zwischen Atomen ausgerichtet und passt somit gut zur klassischen Vorstellung der chemischen Bindung.

Standard-Modell

Das Standard-Modell der VB-THeorie ist das aus zwei Wasserstoffatomen bestehende Wasserstoffmolekül (H₂), das am einfachsten zu berechnen ist. Eine Valenzbindung entsteht nach diesem Modell dadurch, dass jedes der beiden Atome ein Elektron für die Bindung zur Verfügung stellt, die gemeinsam ein bindendes Elektronenpaar bilden:

• Jedes der zwei Wasserstoffatome stellt jeweils ein Elektron für eine Elektronenpaarbindung zur Verfügung.
• Durch Kombination der s-Orbitale der Wasserstoffatome, in denen sich die Elektronen ursprünglich befanden, entstehen Molekülorbitale, ein unbesetztes antibindendes Molekülorbital und ein besetztes bindendes Molekülorbital, in dem sich die beiden Elektronen dann (spingekoppelt, s. o.) als Elektronenpaar befinden. (Die Spinkopplung berücksichtigt das Pauliprinzip.)
• Die theoretische Energie der Bindung und die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen im bindenden Molekülorbital lassen sich über die Wellenfunktion dieses Orbitals bestimmen.
• Die Wellenfunktion des bindenden Molekülorbitals jedoch ist unbekannt und wird unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren angenähert, bis sie in zufriedenstellender Weise mit experimentellen Befunden übereinstimmt.
• Als Ausgangspunkt für die rechnerische Annäherung dienen die zwei s-Orbitale der ursprünglich einzelnen Wasserstoffatome.

Siehe auch

• Valenzstrukturtheorie - Artikel in der deutschen Wikipedia

Literatur

•  Ian Fleming: Molekülorbitale und Reaktionen organischer Verbindungen. John Wiley & Sons, 2012, ISBN 9783527330690, S. 1-11.
• Werner Kutzelnigg: Einführung in die Theoretische Chemie, Teil II: Die chemische Bindung. Wiley-VCH, Weinheim 2002, ISBN 3-527-30609-9.
• Joachim Reinhold: Quantentheorie der Moleküle. 3. Auflage, Teubner, Wiesbaden 2006, ISBN 3-8351-0037-8.