Atom und Bestandteile in Molekül

Oktan · Gast

Meine Frage:
Hallo,

die Frage die ich habe, klingt vielleicht etwas dämlich. Aber ich frage mich aktuell, wie ich mir ein einzelnes Atom oder sogar dessen einzelne Bestandteile in einem Moleküle vorzustellen habe.
Nämlich einfach vor dem Hintergrund, dass ja Elementarteilchen streng genommen weder Welle- noch Teilchen sind, aber in verschiedenen Experimenten solche phänomenalen Eigenschaften an den Tag legen.

Nun frage ich mich, wie ich mir zb ein Wasserstoffatom in einem Kohlenwasserstoff vorzustellen habe. Allerdings: wenn zb das Wasserstoffatom weder Welle noch Teilchen ist, wie kann ich mir es vorstellen? Oder auch die kovalente Elektronenpaarbindung. Zudem haben solche Atome bzw Teilchen ja auch ein Volumen, welches sie einnehmen. Gibt es da eine anschauliche Vorstellung zu?

Meine Ideen:
Ich bin für jede Hilfe dankbar! Denn selbst komme ich hier nicht weiter.

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5740

Ja, dazu gibt es eine anschauliche Vortstellung in Form von Atom und Molekülorbitalen. Die Atomkerne kannst Du Dir noch guten Gewissens als Teilchen Vorstellen. Bei den Elektronen geht das nicht mehr. Deren Verhalten wird durch die Schrödingergleichunng beschrieben. Das Betragsquadrat der Lösungen dieser Gleichungen wird als Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen interpretiert. In Analogie zum Orbit klassischer Objekte, bezeichnet man es als Orbital. Entsprechende Abbildungen sollten im Netz leicht zu finden sein.

Oktan · Gast

Okay, danke!

Ist das Orbitalmodell denn noch nach dem aktuellen Stand der Forschung gültig? Ich meinte mal hier im Forum gelesen zu haben, dem sei nicht mehr so. Kann mich aber auch irren.

Jakito · Anmeldungsdatum: 30.05.2024 Beiträge: 162

Ein Orbitalmodel entsteht sowohl bei Rechnungen mit Hartree-Fock, als auch bei Rechnungen mit DFT (density functional theory). Die resultierenden Orbitale sind verschieden! Hartree-Fock ist prinzipiell "nur" eine Approximation, dafür aber nach etwas Einarbeitung gut intuitiv verständlich. Die tatsächliche Implementation von DFT Methoden ist oft sehr ähnlich zu Hartree-Fock. Es gibt "Beyond Hartree-Fock Methoden", die auf Basis von Hartree-Fock dessen fundamentale Approximationsfehler überwinden, die aber sehr rechenintensiv sind, und intuitiv kein verständliches Bild mehr anbieten, jenseits der generellen QM Beschreibung.

Zu DFT gehört durchaus noch ein intuitives Bild, was auch in anderen Bereichen auftaucht, z.B. bei dem Bild der Fermi-Flüssigkeit in der Festkörperphysik. "Irgendwie" erhält man eine Zerlegung der "echten" Vakuum-Elektronen in "effektive" Material-Elektronen, die wieder relativ unabhängige Fermionen sind, und die Interaktionen sind dann in ihren effektiven Eigenschaften und im effektiven Potential, dass sie sehen.

OK, vermutlich war das jetzt viel-zu-viel des Guten. Auf pinselohr
(Gast)'s Frage nach der "Komplexitaet eines Quantenzustandes" hatte ich einst eine konkretere Antwort gegeben, mit Hinweisen auf die (Quantenchemie)-Bücher, die ich tatächlich gelesen habe. Die Sachen mit der "Fermi-Flüssigkeit in der Festkörperphysik" stammt aus Ashcroft/Mermin Festkörperphysik

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21442

Jakito · Anmeldungsdatum: 30.05.2024 Beiträge: 162