DE1797303A1 - Modellsatz zur Darstellung der atomaren und molekularen Bahnstruktur von Atomen in einem Molekuel - Google Patents
Modellsatz zur Darstellung der atomaren und molekularen Bahnstruktur von Atomen in einem MolekuelInfo
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Description
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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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 (9)
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 sitids 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, HBk §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.
109826/0295 "17"
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.
-18-109826/0295
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
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