Techniklexikon

Elektronenzustände zweiatomiger Moleküle

Atom- und Molekülphysik, Energieeigenzustände der Elektronen in einem zweiatomigen Molekül, die sich durch die Wechselwirkung von Elektronenbewegung und Molekülrotation ergeben. Die Elektronen besetzen im Grundzustand die Molekülorbitale mit der niedrigsten Energie, wobei jedes Orbital höchstens zwei Elektronen besitzt (Pauli-Prinzip). Entartete Orbitale werden zunächst einfach mit paralleler Spinanordnung belegt (Hundsche Regel). Die Einzeldrehimpulse l_i der äussersten Elektronen in unabgesättigten Schalen sind zum gesamten Bahndrehimpuls L gekoppelt. Dessen Quantenzahl L in Bezug auf die Kernverbindungslinie kennzeichnet die Gesamtzustände einer gegebenen Elektronenkonfiguration (S, P, L ... für L = 0, 1, 2 ...). Die Spins der Elektronen koppeln zu einem Gesamtspin , der infolge magnetischer Spin-Bahn-Kopplung (Hüllendrehimpuls W) die Multiplizität (2S + 1) bestimmt. Bei zwei Elektronen kann S = 1 und S = 0 und die Multiplizität 3 und 1 sein, d.h. es gibt Triplett- und Singulettzustände. Der gesamte Drehimpuls J des Moleküls ergibt sich aus der Wechselwirkung  des Drehimpulses der Rotation N mit dem Hüllendrehimpuls W: W + N = J.

Elektronenzustände zweiatomiger Moleküle 1: Durch Linearkombination der Atomorbitale AO entstehen Molekülorbitale MO, die durch die Quantenzahlen n (Hauptquantenzahl des AO), l (Drehimpulsquantenzahl des AO) und  (magnetische Quantenzahl) charakterisiert sind.

Elektronenzustände zweiatomiger Moleküle 2: Mögliche Konfigurationen der beiden äussersten Elektronen im O₂-Molekül. Hierbei ist L die Quantenzahl des Bahndrehimpulses in Richtung der Kernverbindungslinie, S die Gesamtspinquantenzahl, S und D die Gesamtzustände der Elektronen für L = 0 und L = 2; die Indizes g und u kennzeichnen Molekülorbitale, die durch symmetrische und unsymmetrische Linearkombination gebildet werden.