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Zusatz: Visualisierung Elektronenstruktur: AIM

Was ist eine Bindung?

Im vorigen Abschnitt wurden die Trajektoriensätze betrachtet, die an den Atomkernen des Ethen-Moleküls enden. In der folgenden Abbildung sind die Trajektorien des Gradienten mit den dicken Linien mitgezeigt, die an den kritischen Punkten zwischen den Atomkernen enden und davon ausgehen.

Abb.1
Die Gradiententrajektorien der Elektronendichte des Ethen-Moleküls in der Molekülebene. Zwischenatomarkurven und Bindungspfade sind mit dicken Linien gezeichnet.

Das sind (3,-1) kritische Punkte, die man immer zwischen den gebundenen Atomkernen in einem Molekül findet. Bei diesen Punkten sind zwei Krümmungen der Elektronendichte positiv, was dem Minimum in einer Ebene entspricht, die von den entsprechenden Eigenvektoren definiert wird. Die dritte Krümmung ist negativ, was dem Maximum entlang der Gerade entspricht, die zwei gebundene Atomkerne verbindet. Die oben beschrieben Punkte heißen bindungskritische Punkte. In der folgenden Abbildung sieht man eine dreidimensionale Darstellung der Gradiententrajektorien, die an solch einem bindungskritischen Punkt enden.

Abb.2
Dreidimensionale Darstellung der Gradiententrajektorien, die am bindungskritischen Punkt enden.

Die an einem bindungskritischen Punkt beendeten Gradiententrajektorien definieren eine Zwischenatomarkurve.

Zwischenatomarkurve
Die Zwischenatomarkurve ist eine Kurve, die Basins der Nachbaratomkerne trennt. Wie schon oben angemerkt wurde, die Elektronendichte hat ein Maximum entlang der Linie, die zwischen zwei Atomkernen verläuft.
Bindungspfad
Der Bindungspfad ist eine Linie der maximalen Elektronendichte, die zwei miteinander gebundene Atomkerne verbindet.
Der molekulare Graph
Der molekulare Graph ist die Gesamtheit aller Bindungspfade, ein Netzwerk der chemischen Bindungen. Also, alle miteinander gebundenen Atome werden mit der Linie verbunden, entlang der die Elektronendichte am größten ist.
Abb.3
Molekulare Graphen einiger Kohlenwasserstoffe.

In der ersten Abbildung dieses Abschnitts werden die Zwischenatomarkurven mit dicken Linien gezeichnet. Die Schnittpunkte zwischen den Bindungspfaden und den zwischenatomaren Kurven sind die bindungskritischen Punkte.

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