Knoten (Chemie)

Unter einem Knoten versteht man in der Quantenchemie eine ebene oder gekrümmte Fläche, an der sich das Vorzeichen einer Wellenfunktion ändert (Nullstelle der Wellenfunktion). Anschaulich entspricht die Umgebung eines Knotens einer geringen Aufenthaltswahrscheinlichkeit für Elektronen.

Die drei p-Orbitale (jeweils $l=1$);
ein (winkelabhängiger) Knoten bzw. eine Knotenfläche
ist z. B. beim py-Orbital die xz-Ebene

Das $(n{=}5,l{=}3,m{=}0)$-Orbital besitzt $n-1-l=1$ Knotenfläche im Radialteil (kreisförmig) und $l=3$ Knotenflächen im Winkelabhängigen Teil (Linien entlang von Kegelflächen).

Atomorbitale weisen stets insgesamt n-1 Knotenflächen auf (n = Hauptquantenzahl). Davon liegen

• l Knoten im winkelabhängigen Teil der Wellenfunktion (Nebenquantenzahl l < n). Diese Knoten verlaufen durch den Atomkern und sind wichtig bei der Ausbildung kovalenter Bindungen.
• die restlichen (n-1)-l = n_r Knoten im Radialteil der Wellenfunktion (radiale Quantenzahl n_r ≥ 0):

Orbital	Form	Nebenquantenzahl $l\,$ = Anz. Knoten im winkelabh. Teil der WF	radiale QZ $n_{r}=(n-1)-l\,$ = Anz. Knoten im radiusabh. Teil der WF	kovalente Bindungen
s	kugelsymmetrisch	0	$n-1$	σ
p	hantelförmig	1	$n-2$	σ, π
d	gekreuzte Doppelhantel	2	$n-3$	σ, π, δ
f	rosettenförmig	3	$n-4$	σ, π, δ, φ[1]

Anmerkungen:

^[1] Ein Beispiel für eine φ-Bindung ist die side-on-Koordination von O₂ an UO₂⁺.