DE1797303A1

DE1797303A1 - Modellsatz zur Darstellung der atomaren und molekularen Bahnstruktur von Atomen in einem Molekuel

Info

Publication number: DE1797303A1
Application number: DE19681797303
Authority: DE
Inventors: Prof Brumlik George Charles
Original assignee: BRUMLIK GEORGE CHARLES PROF
Current assignee: BRUMLIK GEORGE CHARLES PROF
Priority date: 1967-09-13
Filing date: 1968-09-10
Publication date: 1971-06-24
Also published as: US3509642A; GB1190296A; DE6600072U

Description

Dr. Ing. E. BERKENFE 'atentanwälte, KQJn Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom Nan» d. Amn. George Charles Brumlik

9.9.00 Mi+.

Modellsatz zur Darstellung der atomaren und molekularen Bahnstruktur von Atomen in einem Molekül

Kurz zusammengefasst betrifft die Erfindung einen Modellsatz zur räumlichen Darstellung der atomaren und molekularen Bahnstruktur von Atomen in einem Molekül, der aus mehreren Atomkerne darstellenden massiven Körpern in Gestalt von Tetraedern, trigonalen Doppelpyramiden und Octaedern besteht, die an jeder Ecke eine Bohrung aufweisen, welche entsprechend den Symmetrieachsen der Bahnvalenzen und Bindungswinkel des vom betreffenden Körper darzustellenden Atoms angeordnet sind. Ferner sind mehrere längliche Stäbe zur Verbindung der Atomkernkörper vorgesehen, um Halbgittermodelle bestimmter Moleküle zu bilden. Der Modellsatz weist ferner Endatome darstellende sphärische Körper, Bahnflügel (orbital lobes) darstellende ellipsoide Körper und Antibiridungsbahnflügel darstellende kugelige, exzentrische Körper auf, die auf den miteinander verbundenen Atomkernkörpern montiert werden können, um das Molekülmodell zu vervollständigen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Modellsatz zur Darstellung von Atomen und Molekülen, insbesondere zur Darstellung von Modellen, die die physikalischen und geometrischen Verhältnisse molekularer und atomarer Bahnen zeigen.

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OfliGiNAl IHSPBJTED

Im U.S.A. Patent 3 080 662 des Anmelders ist ein M&Tektt3imodellsatz beschrieben, bei dem die Atome durch massive, * sphärische Elemente dargestellt sind, die entsprechend arigeordnete Ausnehmungen aufweisen, in den^e,dm Reibungssitz Stifte befestigt werden können; diese Stifte dienen zur Verbindung der sphärischen Elemente miteinander. Diese Ausnehmungen sind entsprechend der Richtung der Symmetrieachsen und der Symmetrieebenen der atomaren und molekularen Bahnen angeordnet und ausgerichtet. Bei diesem U.S.A. Patent sind die Atome und ihre Bahnen in den Modellen dreidimensional dargestellt, so daß man diese Modelle als "den Raum ausfüllende" ·'-' Modelle bezeichnen kann. * ^

Im U.S.A. Patent 3 333 349 ist ein MoleJkülmodellaiitz schrieben, bei dem die Atome und ihre Bahnen in form^: ^ offenen Gitters dargestellt werden. Insbesondere werden durch die Verwendung vielarmiger VerbindungseinheiLten mit winklig angeordneten Armabschnitten die Atome als· Wertigkeit sbündel dargestellt, um die Symmetrieachsen der'atomaretf Wertigkeitsbahnen und Bindungswinkel zu zeigen.·'

Die in diesen Patenten beschriebenen Modellsätze liefern zwar eine genaue Darstellung der cterakterlstiaefeeTi Gestalten, Volumen und räumlichen Ausrichtung der atomaren und molekularen Bahnen gemäss den modernen WertIgfceittttheorieft, es fehlt Ihnen iedoch eine graphische Darstellung der Atome hinsichtlich ihrer Symmetrieachsen und Ebenen, deren Veranschaulichung für den Studenten sehr nützlich sein kann. Das örwähnte Qittermodell zeigt das Atom nur als Wertigkeitsbällung. Das

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"raumfüllende" Modell zeigt das Atom nur als eine Kugel, die zwar der herrschenden Theorie entspricht, jedoch die Symmetrieebenen nicht darstellt.

Die vorliegende Erfindung soll molekulare Bahnmodelle schaffen, bei denen die Atome die Gestalt von Polyedern haben, um auf diese Weise die tetraedrischen, trigonal-doppelpyramidischen und octaedrischen Gestalten zu zeigen, die die drei Grundwinkelformen praktisch aller Atome bilden.

Die Erfindung soll ferner molekulare Bahnmodelle schaffen, φ bei denen die massiven Atome in Form von Polyedern durch gitterstabförmige Verbindungsglieder miteinander verbunden sind, um ein halbskelettartlges Modell zu schaffen, das die Mittelpunktslagen der Atome und derenHybridisationszustände optisch besser darstellt.

Die Erfindung soll weiterhin molekulare Bahnmodelle der beschriebenen Art schaffen, bei denen die Moleküle nicht nur In einem statischen Zustand, sondern auch in einem Erregungszustand gezeigt werden können und bei denen die Relativbewegungen der Atome Innerhalb des Moleküls darstellbar sind.

Bei einem M odellsatz zur räumlichen Darstellung der' atomaren und m olekularen Bahnstruktur von Atomen in einem Molekül erfolgt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäss durch Mehrere Atomkerne darstellende massive Körper in Gestalt eines Tetraeders, einer trigonalen Doppelpyramide oder eines Octaeders ■it einer Bohrung an Jeder Ecke, die entsprechend den Symme-, trieachsen der Valenzbahnen und Bindungswinkel des vom Körper

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darzustellenden Atoms angeordnet sind. Der Modellsatz weist ferner mehrere atomare Bahnflügel (orbital lobes) darstellende Körper in Gestalt eines im wesentlichen ellipsoiden Hohlkörpers mit einer Endbohrung sowie mehrere hohl® sphärische Körper auf, die Endatome darstellen. Weiterhin weist der Modellsatz langgestreckte Verbindungsglieder auf, deren Enden derart gestaltet sind, daß sie in den Bohrungen der Atomkernkörper und Bahnflügelkörper mit Reibungseingriff montierbar sind, um bestimmte Atomkernkörper miteinander und bestimmte Bahnflügelkörper sowie sphärische Endatomkörper mit den Atomkernkörpern zu verbinden, so daß halbsohemmtlseh© Modelle bestimmter Moleküle entstehen.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungebeispiels, in der auf die beillegenden Zeichnungen Beeug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1, 2 und 3 perspektivische Darstellungen drei verschiedener, im Modellsatz gemäss der Erfindung verwendeter Ausführungsformen von Atomkernkörpern ,

Flg. ¹I, 5 und 6 Ansichten von drei verschieden groesen,

sechseckigen Verbindungsstiben, die zur Verbindung der Atomkernkörper miteinander und mit den Bahnflügelkörpern verwendet werden können,

Fig. 7 eine Ansicht - teilweise aufgebrochen -

eines flexiblen Verbindungsstabes zur 1098 26/029S „

Verwendung im Modellsatz gemäss der Erfindung.

Fig. 8 ist eine Sprengansicht einer anderen Ausführungsform des Verbindungsgliedes zum Verbinden der Atomkernkörper miteinander und mit den Bahnflügelkörpern.

Fig. 9 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine

andere Ausführungsform des tetraedrischen Atomkernkörpers gemäss Fig. 1,

Fig. Io ist eine isometrische Darstellung von zwei miteinander verbundenen Atomkernkörpern gemäss Fig. 1 zur Darstellung von zwei Kohlenstoffatomen mit einer einzelnen Bindung.

Fig. 11 ist eine isometrische Modelldarstellung eines

drei Kohlenstoffatome aufweisenden Zyklopropanringes.

Fig. 12 zeigt eine isometrische Modelldarstellung eines Ähanmoleküls mit sphärischen Endatomkörpern.

Fig. 13 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch eines der einen Endatomkörper darstellenden sphärischen Elemente nach der Linie 13-13 in Fig. 12.

Fig. 14 ist eine isometrische Darstellung eines raumfüllenden Elementes, das einen Bahnflügel darstellt. _c

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Pig. 15 1st eine isometrische Modelldarstellung eines

Benzolringes mit einer Grundzustands-Molekülarbann.

Fig. 16 zeigt eine isometrische Darstellung eines Modells eines Benzolringes mit einer Bahn bei erregtem Molekularzustand.

Fig. 17 zeigt in einer isometrischen Darstellung ein raumfüllendes Modellelement, das den Flügel einer Antibindungsbahn zeigt, und

Fig. 18 ist eine isometrische Modelldarstellung eines Äthylens mit Antibindungs-Bahnflügein.

In den Figuren 1-3 sind drei verschiedene konvalente Kernkörper 2o, 22 und 2k gezeigt, die man zur Darstellung von Atomen in den Molekülmodellen gemäss der Erfindung verwendet. Alle drei Kernkörper 2o, 22 und 24 haben die Gestalt von Polyedern und können aus elastomerem Kunststoff oder einem andren geeigneten Material geformt sein.

Der in Fig. 1 dargestellte Kernkörper 2o hat die Gestalt eines Tetraeders und weist an jeder seiner Ecken eine Bohrung 26 auf, wobei diese Bohrungen zum Mittelpunkt des Kernkörpers hin verlaufen, um auf diese Weise eine sp^-tetraedrische Anordnung zu schaffen, die die Symmetrieachsen der Atomwertigkeitsbahnen eines typischen Atoms darstellt.

Der in Fig. 2 dargestellte Kernkörper 22 hat die Gestalt einer

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trigonalen Doppelpyramide und 1st desgleichen mit zur Kernmitte hin verlaufenden Bohrungen 28 an jeder Ecke versehen, so daß eine trlgonal-doppelpyramidische Anordnung entsteht, die die Symmetrieachsen der Atorawertigkeitsbahnen eines Atoms mit sp - oder dsp^-Hybridlsation darstellt.

Der in Fig. 3 dargestellte Kernkörper 24 hat die Gestalt eines Oktaeders und ist wiederum mit auf die Kernmitte ausgerichteten Bohrungen 3o an jeder seiner Ecken versehen, um die oktaedrische Anordnung der Symmetrieachsen der Atomwer-

2 "^ tigkeitsbahnen eines Atoms mit sp- oder d ep -Hybridisation darzustellen.

Die Kernkörper 2o, 22 und 24 stellen somit die dreidimensionalen Körper von bindenden Atomen dar, während ihre Bohrungen 26, 28 und 3o die Winkelrichtung der Atomwertigkeitsbahnen im Raum darstellen. Die ebenen Flächen dieser polyedrischen Kernkörper, die in spitzen Ecken auslaufen, liefern eine augenblickliche und graphische Darstellung der Symmetriewinkel und Symmetrie-Ebenen des'betreffenden Atoms innerhalb des Modells. Die Seitenflächen aller drei Kernkörper 2o, 22 und 24 haben die Gestalt gleichseitiger Dreiecke gleicher Größe, was für Lehrzwecke wünschenswert und wichtig ist.

Die Bohrungen 26, 28 und 3o dienen zur Aufnahme eines Endes eines Verbindungsstabes, wie etwa des Verbindungsstabes 32 in Fig. 4. Dieser Stab 32 hat einen verhältnlsmässig kurzen Mittelschaft 34 mit sechseckigem Querschnitt, an dessen beiden Enden zylindrische Ansätze 36 kleineren Durchmessers vorgesehen sind. Diese Abschnitte 36 haben einen solchen Durchmesser, daß sie im Reibungssitz in die Bohrungen 26, 28 und 3o der

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Kernkörper 2o, 22 und 24 angeordnet werden können, wobei der elastomere Charakter der Kernkörper für einen festen Sitz der Endabschnitte 36 in den Bohrungen sorgt. So kann man also einen Endabschnitt 36 des Verbindungsstabes 32 fest aber lösbar in der Bohrung an einer Ecke eines Kernkörpers anordnen, während der andere Endabschnitt dieses Verbindungsstabes auf die gleiche Weise in einer Bohrung eines anderen Kernkörpers angeordnet wird, um so zwei Kernkörper zur Darstellung eines Moleküls oder eines Teiles eines Moleküls raLteinander zu verbinden. Der Schaft 34 hat sechseckigen Querschnitt, damit er griffig ist und man den Verbindungsstab beim Einschieben in und Herausziehen aus der Bohrung eines Kernkörpers drehen kann. Außerdem ist der Schaft verhältnismässig kurz ausgebildet, um einen Dreifachbindungsabstand darzustellen.

Fig. 5 sseigt einen Verb indungs stab 38, der dem Verb indungs stab 32 in Fig. 4 gleicht, nur daß er einen längeren, sechse.ckigen Mitfcelschaft 4o aufweist, um den für eine Doppelbindung charakteristischen größeren Bindungsabstand darzustellen.

Fig. 6 zeigt einen den Verbindungsstäben 32 und 38 gleichenden Verbindungsstab 42, dessen sechseckiger Mittelschaft 44 noch länger ist, um den noch größeren Bindungsabstand einer Einzelbindung darzustellen.

Der in Fig. 7 dargestellte Verbindungsstab 46 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Verbindungsstäben dadurch, daß sein Schaft 48 biegsam ist. Man kann diesen Schaft 48 daher biegen, um statt eines statischen Modells ein dynami-

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sches Modell darzustellen, bei dem verschiedene Relativbewegungen der Atome innerhalb des Moleküls demonstrierbar sind. Die Biegsamkeit dieses Verbindungsstabes kann man auch zur Erläuterung der Dehnung von Bindungen ebenso wie zur Darstellung der bekannten "Scherungs-"Erscheinung verwenden, bei der zwei Atome sich einander annähern und aneinander vorbeibewegen. Zur Erzielung der Biegsamkeit besteht der Schaft 48 aus einer fest gewickelten Schraubenfeder, die in zylindrische Abschnitte 5o ausläuft, welche den zuvor beschriebenen Abschnitten 36 gleichen und so gestaltet sind, daß sie in die Bohrungen der in den Fig. 1-3 dargestellten Kernkörper eingesetzt werden können.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform der Bindung, mit der man Kernkörper zu Modellen zusammensetzen kann. Bei dieser Ausführungsform besteht das Verbindungsglied aus zwei Metallelementen 52 und einem Rohr- oder Schlauchstück 54 aus Kunststoff. Jeder der Metallelemente 52 besteht aus einem Stift 56 mit einem Flansch oder einer Scheibe 58, der bzw. die in der Mitte des Stiftes einstückig mit diesem ausgebildet 1st. Der Stift 56 ist so gestaltet, daß ein Ende des Stiftes in Reibungseingriff in eine Bohrung 26, 28 oder 3o eines Kernkörpers gemäss Fig. 1-3 eingeschoben werden kann, bis der Flansch 58 gegen den Kernkörper anliegt und ein weiteres Einführen des Stiftes verhindert. Das andere Ende des Stiftes 56 ragt nun von der Ecke des Kernkörpers

lauch weg und man kann das Kunststoffschremfratück 54 mit einem Ende über dieses Ende des Stiftes 56 sohieben, so daß beide in Reibungseingriff miteinander gelangen. Wenn daher beide Verbindungsglieder 52 jeweils In einen Kernkörper eingesetzt

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und durch ein Schlauchstück 54 miteinander verbunden sind, das man auf die erforderliche Länge abschneiden kann, so entsteht eine Bhdung im genau richtigen MaÄstabsverhältnis. Der Schlauch kann aus biegsamem Kunststoff hergestellt sein, so daß man die Verbindung sowie den Verbindungsstab A6 gemäss Fig. 7 biegen kann. '

Eine andere Ausführungsform der Verbindung von Kemkörpern ist in Fig. 9 dargestellt, wo ein tetraedriseher Kemkörper 2oa, der dem Kernkörper 2o gemäss FIg* i entspricht, mit Metall- oder Kunststoffstiften 6o versehen ist, die fest in

die Bohrungen an den Ecken des Kernkörpers eingeformt oder auch einstückig mit dem Kernkörper geformt sind. Die Stifte 6o ragen daher von den Ecken des Kernkörpers in Richtung der Achsen weg, die durch den Mittelpunkt des Kernkörpers verlaufen, so daß die Stifte in Richtungen ragen, die öle Symmetrieachsen der atomaren Valenzbahnen darstellen. Die Stifte 6o verschiedener Kernkörper können durch Kunststoffrohrstücke 62 miteinander verbunden werden, welche den Rohrstueken 5 4 gemäss Fig. 8 gleichen. Die Rohr- oder Schlauehstueke 62 s ind vorzugsweise aus elastomerem Kunststoff hergestellt und können je nach der Art der darzustellenden Bindung auf die entsprechende Länge abgeschnitten werden.

Fig. Io zeigt ein Modell, das aus zwei tetraedrischen Kernkörpern 2o besteht, die durch einen Kupplungsstab k2 gemäßs Flg. 6 miteinander verbunden sind, in de» die Enden dieses Kupplungsstabes in der oben beschriebenen Weise jeweils in eine Bohrung der beiden Kernkörper eingesetzt sind. Dieses

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Modell stellt beispielsweise zwei miteinander verbundene Kohlenstoffatome dar, wobei der VerbIndungsstab 42 die Richtung und maßstäbliche Länge einer einzelnen Bindung darstellt.

Fig. 11 zeigt das Modell eines Cyclopropankohlenstoffringes. Bei diesem Modell ist ein Kohlenstoffring aus drei Kernkörpern 2o gebildet, die auf einem Kreis angeordnet und durch biegsame Kupplungsstäbe 46 In der dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Die Kupplungsstäbe 46 sind so gebogen, daß sie einen Kohlenstoffring bilden. Es liegt auf der Hand, daß die elastomeren Kunststoffschläuche 54 oder 62 gemäss Fig. 8 und 9 mit Ihren entsprechenden Befestigungselementen desgleichen als Verbindungsglieder zu diesem" Zweck benutzt werden können.

Die in den Figuren 1-3 gezeigten und oben beschriebenen Kernkörper sind zur Darstellung von mittig angeordneten, miteinander verbundenenAtomen von Molekülen vorgesehen, Ihre geometrische Gestalt Ist jedoch nicht kennzeichnend für die Darstellung von Randatomen der Moleküle. Daher sind zur Darstellung solcher Randatome andere Elemente vorgesehen, die eine andere Gestalt haben und sich folglich erkennbar von den mittleren Atomen unterscheiden. Zur Erläuterung zeigt Flg. 12 ein Modell eines Xthanmoleküls mit zwei mittleren Kohlenstoffatomen, die aus Kernkörpern 2o mit tetraedrlscher Gestalt bestehen und durch einen Kupplungsstab 42 miteinander verbunden sind. Das Modell weist auch sechs Kernkörper 64 auf, die Wasserstoffrandatome darstellen. Die Kernkörper haben gemäss der Darstellung kugelige Sestalt und sind vorzugsweise als Hohlkörper ausgebildet, was aus dem Querschnitt

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gemäss Pig. 13 erkennbar ist. Jeder kugelige Senkkörper 64 ist einstückig mit einem Hals 66 versehen, dessen Bohrung einen solchen Durchmesser hat, daß ein Yerbindungsstift 7o in Reibungseingriff in dieser Bohrung 68 angeordnet werden kann. Diese Stifte 7o haben einen solchen Durchmesser, daß sie im Reibungssitz in den Bohrungen 26 der mittleren Kernkörper 2o befestigt werden können. Die kugeligen Kernkörper 64 sind als Hohlkörper ausgebildet, so daß sie geringes Gewicht haben und eine Anzahl dieser RandkSrper auf einem einzelnen mittleren Kernkörper befestigt werden kann, ohne daß dieser in unzulässiger Weise beansprucht wird. Während die dargestellte kugelige Gestalt gewählt wurde, um die Randatome von den mittleren Atomen zu unterscheiden, kann man außerdem die Rand- oder Endatome in weiteren, bestimmten Formen ausführen, beispielsweise als Halbkugel mit aufgesetztem Kegel, um die wirkliche Gestalt der Atome noch korrekter darzustellen.

Die hier gezeigten Modelle eignen sich auch zur zusätzlichen Darstellung der Volumenbahnen nach Art von Bahnflügeln oder Bahnloben, die von konvalenten Kernen wegragen und das Atomvolumen über das Kernvolumen hinaus vergrössern. Derartige Bahnflügel treten auf, wenn ein Atom ungesättigt ist oder ungebundene Valenzelektronen hat und charakteristische Gestalten, Volumen und räumliche Ausrichtungen annimmt. In Pig. IM ist ein hohler Körper 72 gezeigt, der eine Elektronenpaarbahn zeigt. Der Körper 72 hat die Gestalt eines Ellipsoiden, um allgemein die geometrische Gestalt des Bahnflügels entsprechend den geltenden Theorien darzustellen, und ist mit

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einem rohrfärmigem Hals Tk versehen, in dem eine Bohrung 76 ausgebildet ist, die so gross ist, daß ein Ende eines Verbindungsstiftes 7o im Reibungssitz in ihr angeordnet werden kann, so daß der Körper 72 auf einem der Atomkernkörper befestigt werden kann.

Fig. 15 zeigt die Verwendung mehrerer Bahnflügelkörper 72 in einem Modell. Das Modell stellt einen Benzolring dar und besteht aus sechs trigonalen Doppelpyramiden 22, die durch eine entsprechende Anzahl von Verbindungsstäben 42 miteinander verbunden sind, welche Sigma-Bindungen darstellen und in einem Sechseck angeordnet sind. Auf der Oberseite jedes der ein Kohlenstoffatom darstellenden Kernkörper 22 ist ein Flügelkörper 72 mit einem entsprechenden Verbindungsstift 70 befestigt, der in die Bohrung 28 an der oberen Ecke des Kernkörpers eingesetzt 1st. Auf der unteren Ecke jedes Kernkörpers 22 ist desgleichen ein Flügelkörper 72a befestigt, der in Gestalt und Größe dem Flügelkörper 72 gleicht, jedoch eine andere Färbung oder Schattierung hat. Die oberen Flügelkörper 72 stellten schematisch eine Überlappung atomarer Bahnen dar, um die Bildung eines einzelnen oberen Bahnausläufers zu zeigen, der theoretisch ringförmig ist. Die unteren Flügelkörper 72a dienen zur Darstellung der Bildung eines kontinuierlichen unteren Bahnausläufers. Alle oberen Flügelkörper 72 sind gleichförmig schattiert oder gefärbt, um anzuaLgen, daß sie das gleiche Voralchen oder die gleiche Phase der Wellenfunktion im Bereich des oberen Ausläufers haben, und alle Flügelkörper 72a sind desgleichen gleichförmig, aber von den Flügelkörpern 72 verschieden ge-

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färbt oder schattiert, um das gleiche Zeichen oder die gleiche Phase der Wellenfunktion im Bereich des unteren Ausläufers anzuzeigen, die dem Zeichen bzw. der Phase des oberen Ausläufers entgegengesetzt ist. Diese Gleichförmigkeit des Zeichens der Wellenfunktion in den zwei Ausläufern ist charakteristisch für einen Grundzustand im Benzolmolekül.

Fig. 16 zeigt ein Modell, bei dem die gleichen Teile zur Darstellung eines Benzolringes vorgesehen sind, wobei die molekulare Bahn sich im Erregungszustand befindet. Bei dieser Darstellung bestehen die oberen Bahnflügel abwechselnd aus Körpern 72 und 72a, während die unteren Flügelkörper 72 und 72a wiederum im Wechsel zu den oberen Körpern angeordnet sind. Diese wechselnde Flügelkörperschattierung zeigt die umgekehrten Phasen der atomaren Bahnwellenfunktionen über und unter jedem Atom an und demonstriert, daß die atomaren Bahnen unfähig sind, gleichförmige Ringausläufer zu bilden, wie sie beim Grundzustand vorhanden sind. Dies ist charakteristisch für einen elektronischen Erregungszustand im Molekül.

Zur Darstellung des Flügels oder Ausläufers einer Antiblndungsbahn ist gemäss Fig. 17 ein Flügelkörper 80 vorgesehen. Dieser Flügelkörper 80 hat exzentrische, tropfenförmige Gestalt und weist einen rohrförmigen Hals 82 mit einer Bohrung 84 zur Aufnahme eines Verbindungsstiftes auf. Die Flügelkörper 80 können daher auf den Atomkernkörpern in der gleichen Weise befestigt werden wie die zuvor beschriebenen Flügelkörper 72.

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Antibindungs-Bahnflügelkörper 80 verwendet man beispielsweise gemäss der Darstellung in Fig. l8, die das Modell eines Äthylenmoleküls zeigt. Das Modell weist zwei Kernkörper 22 auf, die durch einen Verbindungsstab 42 miteinander verbunden sind und zwei Kohlenstoffatome in der sp -hybridisierten Form darstellen. Je ein Flügelkörper 80 ist mit einem Verbindungsstift 70 an der oberen und unteren Ecke der Kernkörper 22 gemäss Fig. 8 befestigt. Ein solches Modell sagt beispielsweise an, was im Mo^lekül vor sich geht, wenn dieses ultraviolettem Licht ausgesetzt wird, oder welche Gestalt das Molekül annimmt, wenn es elektronisch erregt wird.

Die oben beschriebenen Modellelemente haben auch die Fähigkeit, die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Materialien mit den geometrischen Gegebenheiten nicht nur des Grundzustandes, sondern auch des Erregungszustandes der Moleküle in Beziehung zu setzen, eine Eigenschaft, die bei den vorhandenen Molekülmodellen oder Hodellsätzen nicht gegeben ist.

Es wurden hier bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben, die jedoch in vielfacher Hinsicht abgewandefclt und variiert werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung oder den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1.j Modellsatz zur räumlichen Darstellung der atomaren und molekularen Bahnstruktur von Atomen in einem gekennzeichnet durch mehrere Atomkerne däa?Bteilende Körper(2o, 22, 24) in Geetalt eines Pölyederö mife eine* Bohrung (26, 28, 3o) an jeder Ecke, die entsprechend den Symmetrieachsen der Valehzbahnen und Öindttngswinkel des vom Körper darzustellenden Atoms angeordnet sitid_s durch mehrere atomare Bahnflügel (orbital löbes) darstellende Körper (64, 72) in Gestalt eines im wesentlichen eilipiöiden Höhlkörpers mit einer Endbohrung (68, 76) und düröft läftggestreckte Verbindungsglieder (32, 38, 42, HB_k §4), deren Enden (36, 5o, 56, 6o) derart gestaltet sindj dal sie in den Bohrungen der Atomkernkörper und BahnflügelkögiPer mit Reibungseingriff montierbar sind, um bestimmte Atomkernkörper miteinander und bestimmte BahnflÜgelkörper inlt den Atomkernkörpern zu verbinden, so daß haibßoheÄatisGhe Modelle bestimmter Moleküle entstehen, die die Dimensionen, Bindungswinkel, Bindungsdistanzen und Kerndistanzen darstellen.

2. Modellsatz nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß drei Arten von Atomkernkörpern (2ö₄ 22, 24) vorgesehen sind, nämlich Tetraeder (2o), trigonale Döppelpyramiden (ä2) und Oktaeder (24).

3. Modelleatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Atomkernkörper (2Oj 22, 24) aus elaBtöüie^em Werk-

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"stoff hergestellt sind und daß die Verbindungsglieder (32, 38, 42, 46, 54) aus zahlreichen Verbindungsstaben zum Verbinden der Atomkernkörper bestehen, wobei diese Verbindungsstäbe einen mittleren Schaft (34, 4o, 44) mit vieleckigem Querschnitt und zylindrische Endteile (36) aufweisen, welche in Reibungseingriff in die Eckbohrungen (26, 28, 30) der Atomkernkörper (2o, 22, 24) einsteckbar sind, und wobei die mittleren Schäfte der Verbindungsstäbe zur Darstellung der Bindungsdistanzen und der Einzel-, Doppel- oder Dreifachbindungen verschieden gross bemessen sind.

4. Modellsatz nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Schaft (48, 54, 62) der Verbindungsstäbe (46) zur Darstellung dynamischer molekularer Zustände flexibel ist.

5. Modellsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (46, 54, 62) aus mehreren in die Endbohrungen (26, 28, 3o) der Atomkernkörper (2o, 22, 24) einsetzbaren Stiften (50, 56, 60) und einem biegsamen Kunststoffschlauch (54, 60) bestehen, in dessen beide*Enden je einer der Stifte im Reibungssitz angeordnet werden kann.

6. Modellsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Ecke der Atomkernkörper (2o, 22, 24) ein auf einer durch den Mittelpunkt des Polyeders verlaufenden Achse angeordneter, vorspringender Stift (60) vorgesehen ist und daß die Verbindungsglieder aus biegsamen Kunststoffschläuchen (62) bestehen, In deren Enden die Stifte im Reibungssitz angeordnet werden können.

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7. Modellsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere sphärische Hohlkörper (64, 72, 8o) zur Darstellung von Randatomen, wobei jeder Hohlkörper einen hohlzylindrischen Halsansatz (66, 7¹*» 82) zum Einsetzen eines Endes eines Verbindungsgliedes mit Reibungssitz aufweist.

8. Modellsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnflügelkörper (72, 72a) zur Darstellung entgegengesetzter Polaritäten unterschiedlich schattiert sind, um in den zusammengesetzten Modellen Grundzustands- und Erregungszustandsbahnen darzustellen.

9. Modellsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnflügelkörper in Gestalt von exzentrischen Ellipsoiden (8o) zur Darstellung von Antibindungsbahnen vorgesehen sind.

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