Molekülmechanik: Hooke`sches Gesetz

Um die Änderungen der potenziellen Energie eines Moleküls in Abhängigkeit von einer Bindungslänge zu berechnen, betrachtet man die Atome als Kugeln und die dazwischenliegende Bindung als eine Feder.

Kugel-Feder-Modell der Bindung

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stick.xyz

Dann lässt sich das Hooke`sche Gesetz für die Auslenkung einer Feder anwenden.

Hooke`sches Gesetz für die Bindungslänge

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Kr : Kraftkonstante r0: Gleichgewichtsabstand

Für kleine Auslenkungen ist das Hooke`sche Gesetz eine gute Näherung. Kubische oder höhere Funktionen oder sogar das Morse-Potenzial beschreiben die Bindungssituation besser, erhöhen aber auch den Rechenaufwand und erschweren durch die zusätzlichen Parameter die Interpretation.

 BindungGleichgewichtsabstand r0 [Å]Kraftkonstante Kr [aJ/Å2]Kraftkonstante Kr [N/m2]
Ethan C-C-Einfachbdg.1,544,4440
Ethen C-C-Doppelbdg.1,349,8980
Ethin C-C-Dreifachbdg.1,2017,31730
Methan C-H-Bdg.1,095,2520
Tab.1Beispiele für Bindungslängen und Kraftkonstanten
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