Wie wird der Bindungswinkel des Wassermoleküls bestimmt?

Hallo zusammen, schon in der Schule hab ich gelernt, daß der sog. Bindungswinkel des H20-Moleküls etwa 104,5° beträgt (ja ich konnte mich wirklich noch daran erinnern). Mir wäre sehr wichtig zu verstehen, wie das bestimmt wird. Wenn ich mich dann auf die Suche mache, stoße ich auf die NMR-Spektroskopie (dt. Kernspinresonanzspektroskopie). In einem Buch war sogar von experimenteller Bestimmung die Rede - nun, wahrscheinlich bin ich schon so altertümlich, daß ich mir unter Experiment etwas anderes vorstelle - gerade in Chemie. Falls sich unter Euch jemand findet, der das so gut verstanden hat, daß er es einem Laien (Dipl.-Ing.) anschaulich rüber bringen kann, dann wäre ich für Beistand sehr dankbar. Dem Namen nach scheint ja Schwingungsanregung und die Reaktion des Moleküls eine Rolle zu spielen. Ich bin eben grober Mechaniker und habs nicht leicht, aus den Theorien der atomaren Unterwelt ein echtes Verständnis zu ziehen.

Das kann man überschlagsmäßig berechnen, wenn man verschiedene Messdaten kombiniert.
Das Gesamtdipolmoment des Wassers beträgt 1,854 Debye , der O-H –Abstand 96 Picometer und der partielle Ionencharakter der O-H- Bindung aus der EN- Differenz von O und H etwa 32 bis 33% (nach Pauling). Daraus lässt sich das Dipolmoment einer O-H- Bindung mit 1,47 bis 1,52 Debye berechnen. Da sich beide O-H- Bindungen vektoriell zum Gesamtdipolmoment addieren ergibt sich mit der einschlägigen Cosinus- Beziehung ein Winkel zwischen 103 und 105 Grad.

Achtung richtig laienhaft

Der Bindungswinkel im Tetraeder beträgt 109 Grad
siehe Video
und dann muss man bedenken dass die nichtbindenden Elektronenpaare mehr Raum einnehmen als die bindenden.
Die bindenden Paare müssen daher näher zusammenrücken und der Winkel wird kleiner als 109 Grad.

Vielen Dank Peter und Chino

konnte mich leider nicht früher melden. Bin grad viel unterwegs, sorry.

Wie man sich so ein H2O-Molekül vorstellt ist mir klar: Orbitale, der verzerrte tetraeder, weil nur 2 der 4 freien Elektronen des O-Atoms in einer Bindung stecken, …

Verstehen wollte ich gerne, wie die 104,45°bestimmt werden:
Kann man das irgendwie messen?
Oder wird das grundsätzlich berechnet?
Und: weiß jemand, wie genau dieser Wert von 104,45° bestimmbar ist, d.h. wie groß ist die Toleranz?
Hab auch schon gelesen, daß es davon abhängt, ob das Molekül flüssig oder gasförmig unterwegs ist.

Der trigonometrische Hinweis von Dir, Peter, hat mir sehr geholfen.
Allerdings bin ich mir noch nicht so ganz im Klaren, ob sich mein Problem nun einfach verschoben hat. Jetzt brauch ich das Gesamtdipolmoment, den O-H-Abstand und vor allen Dingen das Delta-EN von 32-33%. 1 Antwort, 3 neue Fragen …

Werd ich mich erstmal drum kümmern.
Melde mich wieder …

Danke

gobi