Visualisierung von Strukturmodellen

Drahtmodell

Das bekannteste und zugleich älteste computergestützte Modell zur Repräsentation molekularer Strukturen ist das Drahtmodell. Dieses Modell ist auch unter anderen Namen wie z.B. Wireframe-, Linien- oder Dreiding-Modell bekannt. Dabei werden die Bindungen eines Moleküls durch farbcodierte Vektorlinien repräsentiert. Die Atome werden mit dieser Methode nicht direkt angezeigt, sondern müssen aus den End- und Verzweigungspunkten des Linienmodells abgeleitet werden. Die Farbcodierung der Bindungen beruht im Allgemeinen auf der Art der Atomtypen oder des Bindungstyps. Darüber hinaus kann die Bindungsordnung durch die Anzahl der Linien zwischen zwei Atomen ausgedrückt werden.

Drahtmodell von Phenylalanin

Stäbchenmodell

Das Stäbchen- (Zylinder- oder auch Capped Sticks) Modell kann als Variante des Drahtmodells angesehen werden, wobei die molekulare Struktur durch dickere Bindungszylinder dargestellt wird. Die Atome sind auf den Durchmesser der Zylinder skaliert und dienen lediglich zum Glätten und Schließen der Zylinderenden. Die dickeren Zylinder vermitteln im Capped Sticks Modell einen besseren dreidimensionalen Eindruck vom Molekül, im Vergleich zum Wireframe Modell.

Stäbchenmodell von Phenylalanin

Kugel-Stab-Modell

Eine für das menschliche Auge angenehme Repräsentation stellt das Kugel-Stab- (Ball&Sticks) Modell dar. Atome werden hier in Form von Kugeln und Bindungen in Form von Zylindern dargestellt. Die Größe und Farbe der Kugeln wird im Allgemeinen dazu benutzt um atomare Eigenschaften wie Atomradien, Atomtypen und Atomladungen darzustellen. Wie im Drahtmodell können die Bindungszylinder in Farbgebung und/oder Anzahl variieren, um Bindungstypen oder atomare Eigenschaften auszudrücken. Der entscheidende Vorteil dieser Repräsentation basiert jedoch auf einer wesentlich besseren räumlichen Darstellung. Vom Benutzer weiter entfernte Teile des Moleküls können besser identifiziert werden, da sie durch Atome und Bindungen, die näher zum Betrachter ausgerichtet sind, verdeckt werden. Dieser Eindruck wird durch den Einsatz von Techniken wie dem Gouraud-Shading noch verstärkt.

Kugel-Stab-Modell von Phenylalanin

Kalotten-Modell

Das von Corey, Pauling und Koltun entwickelte Kalotten-Modell ist besser unter den Namen CPK- oder Space-Filling Modell bekannt. Wie in der Kugel-Stab-Repräsentation werden die Atome in Form von Kugeln ausgedrückt. Da die Kugelradien den jeweiligen van der Waals-Radien entsprechen und sich im Allgemeinen überschneiden, kann auf die Repräsentation der Bindungen verzichtet werden. Das Kalotten-Modell ist im Gegensatz zu den anderen Modellen in der Lage, einen ersten Eindruck von der Raumerfüllung einer Struktur zu vermitteln.

Kalotten-Modell von Phenylalanin