Über das Proton des Chemikers

Abstract

Es wird der Tunneleffekt im Doppelminimumpotential von Wasserstoffbrückenbindungen anhand quantenmechanischer Modellrechnungen diskutiert. Nach den Untersuchungen sind die Tunnelraten in symmetrischen und schwach unsymmetrischen Doppelminimumpotentialen sehr hoch. Sie hängen empfindlich von den Potentialparametern ab und sind am größten im Fall des symmetrischen Doppelminimumpotentials. Für die Wasserstoffbrückenbindungen im H₉O₄^⊕-Ion, das in wäßrigen Säurelösungen vorliegt, werden Tunnelhäufigkeiten von der Größenordnung 10¹² sec^-1 abgeschätzt.
Jeder physikalischen Messung ist eine charakteristische Meßzeit τ zuzuordnen, die durch die Meßmethode vorgegeben ist. Am Beispiel des Ammoniaks wird diskutiert, daß bei der Messung des Absorptionsspektrums und der Dielektrizitätskonstante Moleküle verschiedener Geometrie beobachtet werden. Das Paradoxon läßt sich auf den Unterschied in den charakteristischen Meßzeiten beider Methoden zurückführen und auf die Protonenbewegung im Molekül bei der Ammoniakinversion. Die Veränderung des Termschemas bei Variation der charakteristischen Meßzeit wird diskutiert.