Das Benzolmolekül

Benzol hat die Summenformel C₆H₆ — so wenige H-Atome sprechen für viele Mehrfachbindungen. Doch Bromwasser wird nicht entfärbt (5.1.5): Benzol verhält sich ganz anders als ein Alken.

• Befund 1:keine Addition von Brom; nur mit Katalysator (FeBr₃) findet eine Substitution statt.
• Befund 2:Es gibt nur ein Monobrombenzol und nur ein 1,2-Dibrombenzol.
• Kekulé (1865):Sechsring aus C-Atomen mit drei abwechselnden Doppelbindungen; um Befund 2 zu erklären, sollten die Doppelbindungen ständig „hin- und herspringen“.

Miss die sechs C–C-Bindungen im Ring: Klicke eine Bindung an (Tastatur: Tab, Pfeiltasten, Enter) — der Messschieber zeigt ihre Länge. Miss zuerst im Kekulé-Modell, dann schalte auf „Messung“ um.

Halte fest: Nach Kekulé wären die Bindungen abwechselnd 154 pm und 134 pm lang. Gemessen werden sechs gleich lange Bindungen von 139 pm — der Ring ist ein regelmäßiges Sechseck.

• Gestalt:ebenes, regelmäßiges Sechseck; alle Bindungswinkel 120°, alle C–C-Bindungen gleich lang.
• σ-Gerüst:Jedes C-Atom ist sp²-hybridisiert und bildet drei σ-Bindungen (zwei C–C, eine C–H) in der Ringebene.
• π-System:Das übrige p-Orbital jedes C-Atoms steht senkrecht zur Ebene; alle sechs überlappen ringsum zu einer Elektronenwolke ober- und unterhalb des Rings.
• Delokalisiert:Die sechs π-Elektronen gehören dem ganzen Ring, nicht einzelnen Bindungen — Schreibweise: Sechseck mit Kreis.

• Aromaten:ringförmige, ebene Moleküle mit durchgehendem π-System aus 4n + 2 π-Elektronen (Hückel-Regel; Benzol: n = 1).
• Folge:Das Elektronensextett ist besonders stabil; bei Reaktionen bleibt es erhalten — Substitution statt Addition (Grenzstrukturen: 5.4.2).