6.3.1 Verknüpfungsprinzipien
Einen Verband von verknüpften Atomen, bei dem alle gerichteten Bindefähigkeiten betätigt (abgesättigt) sind, nennen wir Molekül. Zur gedanklichen Molekülbildung sind folgende Verknüpfungsprinzipien zugrunde zu legen:
a) Die einzelnen Atome können von der minimalen bis zur maximalen Anzahl alle Normbindefähigkeiten auch entsprechenden Zwischenstufe betätigen.
b) Die Normbindefähigkeiten der Atome können gebündelt werden, so daß Doppelbindungen, Dreifachbindungen oder gebrochene Bindungsgrade resultieren.
c) Einzelne Atome können beliebig mit anderen Arten von Atomen verknüpft werden.
d) Innerhalb eines Moleküls können auch Atome gleicher Art miteinander verknüpft sein.
Folgende Regeln zum Verknüpfen einzelner Atomarten haben sich als hilfreich erwiesen:
e) H-Atome betätigen immer nur eine Normbindefähigkeit, ein Partner-Atom kann H-Atome nur entsprechend der minimalen Normbindefähigkeit verknüpfen: das S-Atom nur zwei H-Atome, das N-Atom drei, das C-Atom vier H-Atome.
f) F-Atome betätigen selbst immer nur eine einzige Normbindefähigkeit, eine höhere Anzahl von Normbindefähigkeiten am F-Atom ist nicht bekannt.
g) Atome mit gerichteter Bindefähigkeit betätigen ihre maximale Normbindefähigkeit sehr häufig in der Kombination mit F- oder O-Atomen. Oder: Will man, daß ein Atom seine maximale Bindefähigkeit betätigt, versucht man es zunächst mit einem Angebot von F- oder O-Atomen.
Die Anzahl von Normbindefähigkeiten, die ein Atom im Rahmen des minimalen und maximalen Angebots betätigt, hängt von der “Aktivierung” des Atoms durch die äußeren Bedingungen ab. Dazu zählt hauptsächlich
- die mehr oder weniger starke Bewegung der Atome, die von der Höhe der Temperatur abhängt: sehr große Geschwindigkeiten der Atome bewirken energiereiche Zusammenstöße,
- die Aktivierung der Atome durch Strahlungsenergie, beispielsweise durch Aufnahme von Lichtenergie,
- der mehr oder weniger große, gleichzeitige Ansturm von Teilchen auf ein Atom, den wir anhand des Drucks oder der Konzentration beschreiben,
- das Angebot von Atomen derselben Atomsorte, die durch wechselseitiges Zusammenstoßen aktivieren können.
Diese äußeren Bedingungen zur Aktivierung der Atome lassen sich im allgemeinen nur durch das Experiment im Laboratorium ermitteln. Insofern muß jede Atomkombination, die man modellmäßig aus Modell-Atomen konstruiert hat, im Labor überprüft werden: etwa bezüglich äußerer Bedingungen, bei denen sich die echten Atome tatsächlich wie durch das Modell beabsichtigt zusammensetzen. Diese Bedingungen werden dann in Form von präzisen „Kochvorschriften“ in aufwendigen “Kochbüchern” zusammengefaßt. Wir kommen später darauf zurück.
Durch gegenseitige Kopplung und Absättigung der Bindefähigkeiten ist eine ungeheure Anzahl von Kombinationen zu Molekülen möglich: die gegenwärtig bekannten Strukturen werden auf etwa zwei Millionen geschätzt. Besonders ausgezeichnet ist das C-Atom, das minimal und maximal, also immer vier Normbindefähigkeiten betätigt. C-Atome können sich zusammen mit anderen Atomen mit gerichteten Bindefähigkeiten in Einfach- und Mehrfachbindungen in großer Vielfalt zu langen Ketten, Ringen und Käfigen verknüpfen, wie es keine andere Atomsorte vermag. Am größten Teil der bekannten Moleküle sind daher C-Atome beteiligt. Aufgrund dieser Vielfältigkeit werden die Fragen des Molekülbaues unter Beteiligung von C-Atomen zur “Organischen Chemie” zusammengefaßt. Das hat seinen Hintergrund darin, daß in der belebten Natur, sowohl im Tierreich als auch im Pflanzenreich, im wesentlichen nur die Atomsorten C, O, H, N und S verwendet werden, andere Atomsorten nur in untergeordnetem Anteil.
