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DD: Didaktik der Physik

DD 7: Fachübergreifender Unterricht

DD 7.3: Vortrag

Montag, 18. März 2002, 12:00–12:20, HS 3

Die chemische Bindung im faecheruebergreifenden Unterricht Physik/Chemie — •Alfred Pflug — Lehrstuhl fuer Didaktik der Physik,FB 2, Uni Dortmund, 44221 Dortmund

Die traditionelle physikalische Einführung in die Quantenmechanik komplexer Atome ist im allgemeinen nur schlecht geeignet, das Phänomen der chemischen Bindung in einfacher und anschaulicher Form zu beschreiben. Während die physikalische Charakterisierung der elektrischen Kräfte zwischen Valenzelektronen stets auf der Abstoßung gleichnamig geladener Teilchen basiert, wird in der Chemie die Bindung auf einen energiemindernden Prozess der Überlappung von Elektronenorbitalen mit antiparallelem Spin zurückgeführt. Um diese Energieabnahme auch dynamisch zu begründen, begegnet man häufig dem verwirrungstiftenden Begriff der Äustauschwechselwirkung",der sich nicht auf den Äustausch" virtueller Bosonen (im vorliegenden Fall Photonen) bezieht, welche diese Kräfte vermitteln, sondern auf die "Vertauschung" ununterscheidbarer Fermionen (Elektronen).Wir schlagen daher zur Ermöglichung einer entmythologisierten, fächerübergreifenden Beschreibung der (homonuklearen) chemischen (Einfach)bindung ein geometrisches Modell kugelförmiger Elek- tronenorbitale vor, welches sich mit den Mitteln der klassischen Elektrostatik quantitativ exakt behandeln läßt. Die chemische Bindung wird trotz Abstoßung der Valenzelektronen in diesem Modell durch die anziehende Wirkung der jeweiligen Partnerkerne erklärt.