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Zwischenmolekulare Wechselwirkungen
Moleküle und Atome bestehen aus einem positiven Kern und negativen Elektronen. Letztere umgeben den Kern in diversen Formen. Früher nahm man an, dass die Elektronen kreis- bzw. ellipsenförmig wie Planeten um die Kerne kreisen. Nach der Orbitaltheorie halten sich die Elektronen wolkenartig um den Kern auf, und bilden dabei 3-dimensionale geschlossene Formen, sog. Elektronenhüllen. Dies läßt sich aus der Schrödinger Gleichung ableiten. Einige Elektronen bilden Kugelschalen (s- Elektronen), andere davon abweichende Formen (p- und d-Elektronen). Gerade letztere sorgen dafür, dass negative Ladungen nach außen wirken und damit in Wechselwirkung mit den Elektronenschalen anderer Atome und Moleküle treten können.
Der wohl bekannteste Effekt dieser Wechselwirkung sind die drei Aggregatszustände Fest, Flüssig und Gasförmig, aber auch adhäsive Kräfte, wenn z.B. ein Wassertropfen auf einer Glasscheibe haftet.
Ebenfalls bekannt ist die Wechselwirkung von Molekülen, welche bei großer Annäherung, also durch Zusammendrücken entsteht. In dem Moment, wo sich Moleküle berühren, ist die maximale Dichte erreicht und eine weitere Annäherung nahezu unmöglich. Dies liegt an der Abstoßungskraft der Elektronenhüllen. Aber auch bei größerem Abstand der Moleküle bestehen Abstoßungs- und Anziehungskräfte. Diese lassen sich z.B. aus dem Coulomb´schen Gesetz ableiten.
Die einfachste molekulare Form coulomb´scher Kräfte ist das Ion. Für das Energiepotenzial zwischen zweier Punktladungen wie z.B. dem eines Protons und eines Elektrons erhält man die folgende coulomb´sche Beziehung
Dieses Gesetz gilt auch für Ionen.
Für das Potenzial eines Dipols und einer Punktladung gilt
Mit der Vereinfachung l << r und = Dielektrizitätskonstante. l = Abstand Dipolmitte zur Punktladung.
Für das Potenzial zweier Dipole auf derselben Achse gilt