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Bindende und antibindende Zustände
Um die Aussage über bindende und antibindende Zustände sowie deren Beziehung zur Potentialkurve und Schwingungsspektroskopie klar zu verstehen, ist es wichtig, einige grundlegende Konzepte zu verstehen.
Grundlagen
In der Molekülspektroskopie, insbesondere wenn wir über Molekülschwingungen sprechen, beziehen wir uns auf die Quantenzustände von Molekülen, die durch die Schwingungen der Atome im Molekül definiert sind. Die Potentialkurve (oft als Potentialenergiefläche bezeichnet) gibt die Energie des Moleküls in Abhängigkeit von der Geometrie, speziell dem Abstand zwischen den Atomen, wieder.
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Bindende Zustände sind solche, die energetisch günstig sind und somit das Molekül in einem Zustand halten, in dem die Atome relativ stabile Abstände mit niedrigerer Energie zueinander haben. Auf der Potentialkurve sind dies die Zustände, die ein Minimum der Energie darstellen.
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Antibindende Zustände sind im Gegensatz dazu energetisch ungünstiger und führen zu einer Erhöhung der Energie des Moleküls. Diese Zustände führen oft zu einer möglichen Dissoziation des Moleküls, wenn genügend Energie zugeführt wird. Auf der Potentialkurve sind diese mit einem Maximum oder keinem Minimum der Energie verbunden.
In deinem Bild sind verschiedene Schwingungsniveaus \(v\) gezeigt, wobei jedes Niveau einem bestimmten Schwingungszustand des Moleküls entspricht. Der Zustand \(v=0\) repräsentiert den Grundzustand des Moleküls – den Zustand mit der niedrigsten Energie.
Zur Klärung deiner Frage
Die Aussage im Buch und die darauf bezogene Frage scheinen sich auf ein Missverständnis zu beziehen. Wenn in dem Kontext von bindenden und antibindenden Zuständen die Rede ist, ist eine klare Abgrenzung nötig:
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Bindende Zustände sind tatsächlich die, bei denen die Energieniveaus auf der Potentialkurve Minima aufweisen. Dies deckt sich mit der intuitiven Idee, dass bindende Zustände stabilere, energetisch bevorzugte Zustände sind.
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Antibindende Zustände hingegen weisen keine Minima in einer solchen Kurve auf im Sinne von stabilen Zuständen des Moleküls. Sie sind, wenn man so will, Zustände, die eher zur Dissoziation des Moleküls führen würden.
Das Bild zeigt jedoch nicht direkt antibindende Zustände, sondern unterschiedliche Vibrationsniveaus (mit \(v>0\)) eines Moleküls auf seiner Potentialenergiekurve. Das Fehlen eines Minimums beim Grundzustand (\(v=0\)) in deinem Bild könnte zu Verwirrung führen. Tatsächlich aber haben alle gezeigten Zustände ein Minimum, das für die Stabilität dieses speziellen Schwingungszustands spricht.
Fazit
Es ist ein Missverständnis zu denken, dass die gezeigten Niveaus antimbindung sein müssen, nur weil sie ein Minimum aufweisen. Tatsächlich sind die Minima ein Indikator für bindende Zustände innerhalb der gegebenen Schwingungsniveaus des betrachteten Moleküls. Antibindende Zustände würden in diesem Zusammenhang eher Zustände ohne solche Minima darstellen, die zur Dissoziation des Moleküls führen.
