Bindungszuständen

Bindungszustände bezeichnen die elektronischen Zustände, die die Bindungsinteraktion zwischen Atomen in Molekülen oder Festkörpern beschreiben. In der Molekülorbitaltheorie entstehen aus den Atomorbitalen durch Überlappung neue Molekülorbitale: bindende Orbitale, die durch konstruktive Interferenz der Wellenfunktionen stabiler liegen, antibindende Orbitale, die durch destruktive Interferenz höher liegen, und gelegentlich nicht-bindende Orbitale, die nicht zur Bindung beitragen. Die Besetzung dieser Molekülorbitale mit Elektronen bestimmt die Bindungsordnung sowie die Stabilität, Länge und Eigenschaften einer Bindung.

Die Bindungsordnung wird oft mit der Formel BO = (n_bind - n_antibind)/2 angegeben. Beispiel: H2 besitzt ein bindendes Molekülorbital, das vollständig besetzt ist, BO = 1. O2 hat zwei bindende und zwei antibindende Elektronen im relevanten Orbitalbereich, was BO = 2 ergibt; zusätzlich befinden sich zwei Elektronen in antibindenden MOs, was zu bestimmten magnetischen Eigenschaften führt.

Nicht-bindende Orbitale können ebenfalls besetzt sein und tragen zu Geometrie, Dipolmomenten oder reaktiver Kurzbigkeit bei, ohne direkt zur Bindung beizutragen. In mehratomigen Molekülen beeinflussen solche Zustände die Reaktivität und Spektren.

In Festkörpern überlagern sich Atomorbitale zu Bandstrukturen. Bindende und antibindende Interaktionen erzeugen Valenz- und Leitungsbänder; die Füllung dieser Bänder durch Elektronen bestimmt elektronische Eigenschaften wie Leitfähigkeit und Bandlücken. Dotierung oder Störung verändert die Besetzung der Bindungszustände und damit Materialienigenschaften.

Zusammengefasst helfen Bindungszustände, das Bindungsverhalten, die Stabilität und die elektronischen Eigenschaften von Molekülen und Festkörpern zu verstehen und bilden die Grundlage für Theorien wie Molekülorbital- und Festkörpertheorie.