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Potentialhyperfläche

Chemie, Physikalische Chemie, die Fläche, die die potentielle Energie eines Moleküls oder einer Reaktion als Funktion der Kernabstände der Atome darstellt. Die Potentialhyperfläche eines zweiatomigen Moleküls ist eine Potentialkurve . Die potentielle Energie für die Bewegung der Atome in einem Molekülverband kann mit Hilfe der Schrödinger-Gleichung berechnet werden. Dabei entsprechen die niedrigsten Eigenwerte Punkten auf der Potentialhyperfläche des Grundzustands, höhere Eigenwerte Punkten auf der Potentialhyperfläche angeregter Zustände.

Um die Kernkonfiguration eines dreiatomigen Moleküls ABC zu bestimmen, müssen die drei Kernabstände rAB, rBC und rAC berücksichtigt werden. Ist dieses Molekül linear, müssen nur rAB und rBC einbezogen werden, da rAC = rAB + rBC gilt. In diesem Fall ist die Potentialhyperfläche die Fläche im Epot-rAB-rBC-Diagramm (siehe Abb. 1).

Für die Reaktion AB + C Potentialhyperfläche A + BC beispielsweise ist die Potentialhyperfläche die potentielle Energie der drei Atome als Funktion der drei Atomabstände (siehe Abb. 2). Auf der Seite der Ausgangsstoffe befindet sich das Molekül AB in einem Minimum der potentiellen Energie, auf der Produktseite das Molekül BC. Der Weg von AB nach BC verläuft über die Kurve ABC minimaler potentieller Energie und wird als Reaktionskoordinate bezeichnet. Die potentielle Energie des Übergangszustands entspricht dem höchsten Energiewert der Reaktionskoordinate, d.h. dem Sattelpunkt der Potentialhyperfläche.

Potentialhyperfläche

Potentialhyperfläche 1: Die Potentialhyperfläche eines linearen dreiatomigen Moleküls ABC in Abhängigkeit von den Kernabständen rAB und rBC.

Potentialhyperfläche

Potentialhyperfläche 2: Die Potentialhyperfläche für die Reaktion AB + C Potentialhyperfläche A + BC in Abhängigkeit von den Kernabständen rAB und rBC, wenn sich C linear in Bindungsrichtung AB annähert.

 

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