sp³, sp² und sp

Zähle, was an einem Kohlenstoffatom hängt – gebundene Atome plus freie Elektronenpaare. Diese Zahl, die sterische Zahl, legt die Form fest:

• 4 → sp³, tetraedrisch, 109,5°
• 3 → sp², trigonal-planar, 120°
• 2 → sp, linear, 180°

Die Elektronen stoßen sich gegenseitig ab und kommen dadurch so weit wie möglich voneinander entfernt zu liegen. Das ist die gesamte Herleitung.

Eine Doppelbindung zählt für die Form als eine Einheit, nicht als zwei: Die beiden Kohlenstoffatome von Ethen haben jeweils drei Bindungspartner, daher sind sie jeweils trigonal-planar. Die zweite Bindung des Paars, die π-Bindung, liegt über und unter dieser Ebene, statt eine weitere Richtung hinzuzufügen.

Deshalb ist Ethen flach und kann sich nicht drehen – durch das Drehen würde die π-Überlappung zerstört –, während Ethan sich frei drehen kann. Dieser eine Unterschied ist das Thema der gesamten Einheit zur Konformation.