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2026-02-10T20:39:48Z

Einleitung: WLH

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{{Weiterleitungshinweis|LUMO|Zu weiteren Bedeutungen siehe [[Lumo]].}}
[[Datei:Molecule HOMO-LUMO diagram.svg|mini|hochkant=1.2|In diesem [[Energieniveauschema]] stellt jeder Kreis ein [[Elektron]] dar, welches ein Orbital besetzt. Wenn Licht mit einer passenden Wellenlänge auf das Molekül trifft, wird es absorbiert und ein Elektron unter [[Spin]]<nowiki/>inversion vom HOMO ins LUMO übertragen.]]
[[Datei:CO2 HOMO.gif|mini|hochkant=1.2|3D-Modell des höchsten besetzten Molekülorbitals von [[Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]]]]
[[Datei:CO2 LUMO.gif|mini|hochkant=1.2|3D-Modell des niedrigsten unbesetzten Molekülorbitals von CO<sub>2</sub>]]
Als '''Grenzorbitale''' werden im Rahmen der [[Molekülorbitaltheorie]] das höchste besetzte und das niedrigste unbesetzte Molekülorbital zusammen bezeichnet.<ref>{{Literatur |Autor=Ian Fleming |Titel=Molecular Orbitals and Organic Chemical Reactions |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage= |Verlag=John Wiley & Sons |Ort= |Datum=2011-08-24 |Seiten=215ff}}</ref> Mittels der Grenzorbitaltheorie lassen sich verschiedene Konzepte der Chemie, z. B. die [[Reaktivität (Chemie)|Reaktivität]] von [[Molekül]]en, qualitativ verstehen.<ref>{{Literatur |Autor=Frank Jensen |Titel=Introduction to Computational Chemistry |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage= |Verlag=Wiley |Ort= |Datum=2007-01-11 |ISBN=9780470058046 |Seiten=487ff}}</ref> Als Begründer der Grenzorbitaltheorie gilt der Chemienobelpreisträger [[Fukui Ken’ichi|Kenichi Fukui]].

== HOMO ==
{{lang|en|'''''H'''ighest '''O'''ccupied '''M'''olecular '''O'''rbital''}} (HOMO, engl.) bezeichnet das höchste besetzte Orbital eines Moleküls.

In einem Molekül stehen verschiedene Molekülorbitale zur Verfügung, die von den vorhandenen [[Elektron]]en besetzt werden. Diese Orbitale weisen verschiedene Orbitalenergien auf. Sie werden nach zunehmendem [[Energieniveau]] besetzt. Das HOMO ist das energiereichste besetzte Orbital.

== LUMO ==
{{lang|en|'''''L'''owest '''U'''noccupied '''M'''olecular '''O'''rbital''}} (LUMO) bezeichnet auf Englisch das niedrigste unbesetzte Orbital eines Moleküls.

Die energetische Höhe des LUMOs wird auch als Maß für die [[Elektrophilie]] verwendet.

== HOMO und LUMO Energien in der Anwendung ==
Bedeutsam ist der Energieunterschied zwischen dem HOMO und dem LUMO, der in der Halbleiterforschung als Band Gap bezeichnet wird. Vom Betrag dieses Energieunterschiedes hängt es nämlich näherungsweise ab, wie leicht die Elektronen vom Grundzustand in den [[angeregter Zustand| angeregten Zustand]] wechseln können.<ref>{{Literatur |Autor=Peter Atkins|Titel=Physikalische Chemie |Hrsg=Wiley-VCH |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage=5 |Verlag=John Wiley & Sons |Ort= |Datum=2013 |Seiten=}}</ref><ref>Die Differenz der Grenzorbitalenergien stellt eine grobe Näherung für die [[Anregungsenergie]] dar. Zieht man z. B. die Anregungsenergie im Formalismus der [[Configuration Interaction]] heran (z. B. CIS), so sieht man, dass die Orbitalenergiedifferenzen eine wichtige Rolle spielen. Allerdings vernachlässigt diese Näherung die (durch die Anregung) veränderten Elektron-Elektron-Wechselwirkungen: <math>\omega_{CIS} = \sum_{ia}(c_i^a)(\epsilon_a-\epsilon_i)+\sum_{ia,jb}c_i^ac_j^b(ia||jb)</math></ref>

In [[Organische Solarzelle|organischen Solarzellen]] erreicht man durch die Kombination verschiedener Materialien<ref>{{Webarchiv|url=http://www.physik.uni-kl.de/uploads/media/Organische_Solarzellen_-_Dorothee_Dick.pptx |wayback=20140714213610 |text=von D. Dick, TU Kaiserslautern }}</ref> mit unterschiedlichen Energiedifferenzen zwischen HOMO und LUMO ([[Heteroübergang]]), dass die durch das eingestrahlte Licht angeregten Zustände ([[Exziton]]en) besser aufgespalten werden können. Eine solche Aufspaltung ist nötig, um freie [[Ladungsträger (Physik)|Ladungsträger]] und somit [[Elektrischer Strom|Strom]] aus den Solarzellen gewinnen zu können.

== Siehe auch ==
* [[Oktettregel]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Theoretische Chemie]]
[[Kategorie:Quantenmechanik]]

Grenzorbital - Versionsgeschichte

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