Welcher Aggregatszustande werden für was benutzt?
Meist feste Werkstoffe
Außer Betriebsstoffe oder Prozessstoffe (flüssig oder gasförmig)
Welche Werkstoffklassen gibt es?
Metalle
Keramiken
Halbleiter
Verbundwerkstoffe
Welche Charakteristiken gibt es von Werkstoffen?
Masse
Schmelzpunkt
Reaktionsfähigkeit
Was befindet sich im Kern und was in der Hülle?
Protonen und Neutronen im Kern
Elektronen in der Hülle
Wie können Elektronen in höhere „Schalen“ wechseln?
Energiezufuhr (Wärme, Teilchenstöße)
Was passiert beim Zurückspringen?
Kann beim Zurückspringen elektromagnetische Strahlung freiwerden
Strahlung ist elementspezifisch
Und hängt von der Schale ab, wo es zurückspringt
Welche Probleme hat das bohrische Atommodel
Bohrsche Modell
Positiver Massekern
Elektronen Teilchen
Elektronen bewegen sich auf Bahnen
Kann chemische Bindungen nicht erklären
Widerspruch zur Unschärferelation
Was ist das Orbital-Modell?
Elektronen werden als Welle und Teilchen behandelt
Energiegehalt bestimmt Form
Position wird als Aufenthaltswahrscheinlichkeit um den Kern beschrieben
Nebenquantenzahl (s, p, d, f)
Was ist speziell an Übergangsmetallen?
Sind Metalle, wo das s4-Orbital vor dem d3-Orbital gefüllt wird, weil dieses energetisch niedriger ist
Woher kennt man die Energie und die Form des Orbitals?
Abhängig von der Wellenfunktion, welche abhängig von Zeit und Ort ist
=> Schrödinger-Gleichung
Links einfache Zeitableitung = Rechts zweifache Ortsableitung
Lösen der Schrödinger-Gleichung
=> Wellenfunktion damit die Form der Orbitale
=> Energieniveaus der Orbitale
Wie verhält sich der Abstand und die Energiedifferenz zwischen Orbitalen?
Je größer n, desto geringer die Abstände zwischen Energiedifferenzen
Wie werden die Elektronen den Orbitalen zugeordnet?
Pauli-Prinzip => nur 2 Elektronen pro Orbital (Spins)
Hundsche Regel => gleiches Energieniveau, erst ein Elektron, dann zweites
Bei p, d, f gibt es mehrere Richtungen, deswegen mehr Platz für Elektronen
Für was braucht man Bindungen?
Edelgaskonfiguration
Bildung von Metallgittern und Molekülen
Was ist eine Edelgaskonfiguration?
Sehr stabiler Zustand
Was sind Edelgase?
Tiefe Schmelzpunkte
Bsp. He, Ne, Ar...
Intergas (reagiert nicht)
Was für Bindungsarten gibt es?
Ionenbindung
Kovalente Bindung
Metallische Bindungen
Was ist die Ionenbindung?
Atome werden zu Ionen
Valenzelektronen addieren sich (Valenzelektronenaustausch)
Heteropolar
Richtungsunabhängige Bindung (Isotrop)
Was sind Eigenschaften von Ionenbindung?
Sehr starke Bindungskräfte (3000 kJ/mol werden benötigt, um zu trennen)
Schlecht elektrisch leitfähig
Meist Keramiken oder Ausscheidung von Metallen
Leicht polarisierbar
Was sind Kovalente Bindungen?
Bindungspartner teilen sich Elektronen
Bindungsenergie 1500 kJ/mol
Stark richtungsabhängig (anisotrop)
Was sind Kovalente Bindungen mit 1, 2, 3, 4 Elektronenpaaren?
Teilen sich 1 Elektronenpaar (jedem fehlt 1)
Teilen von 2 Elektronenpaaren => Kettenbildung (jedem fehlt 2)
Teilen von 3 Elektronenpaaren => flächenartige Anordnung (jedem fehlen 3)
Teilen von 4 Elektronenpaaren => räumliche Strukturen (Tetraeder)
Was sind Metallische Bindungen?
Gemeinsames Elektronengas
Meist ist die Valenzelektronenzahl kleiner als vier
Atomrümpfe haben Edelgaskonfiguration
Elektrisch leitfähig
Sind richtungsunabhängig (isotrop)
1000 kJ/mol (wenig)
Welche Arten von Bindung zwischen Molekülen gibt es?
Van-der-Waals-Bindung
Wasserstoffbrücken
Dipolbindungen
Kein Austausch von Elektronen!
Was ist die Van-der-Waals-Bindung?
Verschiebung der Elektrondichte
Eine Art „Dipolbindung“
10 kJ/mol (schwach)
Anisotrop
Was für Bindungen haben Werkstoffe?
Keramik zwischen kovalent und ionisch
Halbleiter kovalent
Metalle metallisch
Polymere van der Waals und kovalent
Was für Kräfte treten beim Annähern von Atomen auf?
Anziehende Kräfte, abhängig von Bindung, und abstoßende Kräfte, Pauli-Prinzip mit Elektronen
Wann heben sie sich auf?
Im Gleichgewichtszustand a0, also wenn Fres = 0
Wie hängt die Bindungsenergie mit der Bindungskraft zusammen und wovon ist sie abhängig?
Bindungskraft ist die Änderung (Steigung) der Bindungsenergie
Ist abhängig von der Art der Bindung
Was ist a0 bei der Bindungsenergie-Weg-Diagramm?
Extremstelle => Minimum
Was sagt a0 über die Gitterkonstante aus?
A0 groß => Gitterkonstante groß
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