Was sind innere Freiheitsgrade in der Chemie?
2 Antworten
Die äußeren Freiheitsgrade sind Position und Orientierung eines Teilchens. Ihnen ist gemeinsam, daß bei einer Änderung der äußeren Freiheitsgrade das Molekül selbst sich nicht verändert (also nicht deformiert), sondern sich nur seine Koordinaten (bezogen auf ein äußeren Koordinatensystem) verändern.
Die inneren Freiheitsgrade sind dagegen alles, was das Molekül deformiert (also die Abstände und Winkel zwischen Atomen innerhalb des Moleküls verändert); im wesentlichen ist das Äquivalent zum Begriff Schwingung. Manche Schwingungen sind allerdings atypisch (z.B. innere Rotation um Bindungen, oder Pseudorotation), so daß man diese auch als spezielle Fälle ausgliedern kann.
Ein N-atomiges Molekül hat klarerweise 3N Freiheitsgrade, weil ja jedes Atom drei Koordinaten mitbringt. Davon sind drei für die Position zuständig, und drei für die Orientierung (bei linearen Molekülen nur zwei). Der Rest, also 3N−6 bzw. 3N−5 bei linearen Molekülen, sind die inneren Freiheitsgrade.
Daß die Teilchen herumfliegen (Schwerpunktbewegung⇒Impuls) und sich dabei um die eigenen Achsen drehen (Drehimpuls). Bei den inneren Freiheitsgraden, also den Schwingungen, bleibt der Schwerpunkt fix (kein Impuls), und es tritt auch kein Drehimpuls auf (d.h., die drei Hauptachsen des Trägheitsmoments zeigen während der Schwingung immer in dieselbe Richtung, mit ein paar Problemen bei Entartung)
Ich drücke das mal primitiv aus. Als Freiheitsgrade bezeichnet man die Möglichkeiten einer Substanz zugeführte Energie in Bewegung umzuwandeln, das sind Translation, Rotation und Schwingung
Was sind Translations- Rotationsfreiheitsgrade?