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Der Aufbau der Materie: Isotrope Bindungskräfte

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Präsentation zum Thema: "Der Aufbau der Materie: Isotrope Bindungskräfte"—  Präsentation transkript:

1 Der Aufbau der Materie: Isotrope Bindungskräfte

2 Inhalt Modell-Potentiale für isotrope Wechselwirkung

3 Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie
Massen* – immer anziehend: Gravitationsgesetz Ladungen* – anziehend oder abstoßend: Coulombgesetz *Es gibt keine Ladung ohne Masse *Es gibt Massen ohne Ladung

4 Coulomb-Kräfte zwischen zwei unterschiedlich geladenen Teilchen, z. B
Coulomb-Kräfte zwischen zwei unterschiedlich geladenen Teilchen, z. B. einem Na+ - und einem Cl- Ion

5 Aufbau der Ionen: Na+ Cl- Cl Kern, 17 e Na Kern, 11 e
Elektronen-hülle , 10 -e Elektronen-hülle , 18 -e Ladung 1e Ladung -1e

6 Kräftegleichgewicht bei
Anziehung zwischen ungleichnamigen Ladungen bei Abstoßung zwischen gleichnamigen Ladungen bei Kräftegleichgewicht bei

7 Resultat bei Anordnung in drei Dimensionen: NaCl-Kristall
0,18 nm 0,2 nm 0,18 nm 0,56 nm

8 Zum Aufbau der Materie:
Die Materie besteht aus Massen und Ladungen, die im dreidimensionalen Raum auf vielfältige Weise kombiniert werden können Coulomb- und Trägheitskräfte steuern die Struktur auf atomarer Skala (z. B. Struktur der Moleküle), Gravitations- und Trägheitskräfte wirken in großen Dimensionen (z.B. Satellitenbahnen, Planetenbewegung) Kräfte werden durch Felder übermittelt Die Energie bleibt bei allen Vorgängen erhalten ISS

9 Coulomb Potential Coulomb-Potential zwischen elektrischen Ladungen 1 J
Im Abstand

10 Potential-Modelle: Van der Waals Potential
1 J kurze Reichweite, schwach, aber immer anziehend, ist immer vorhanden, sogar in Edelgasen

11 Potential-Modelle: Lenard Jones Potential
Van der Waals Potential mit abstoßendem Anteil

12 Das Lennard Jones Potential
Lenard-Jones Potentialansatz: Abstand für kräftefreie Nachbarschaft

13 Potential-Modelle: Summe aus Lenard Jones- und Coulomb Potential
Modellpotential für numerische Simulation bei isotroper Bindung mit stark ionischem Anteil

14 Versuch Kugelpackung in R2 und R3 Flächenzentriertes Gitter

15 Elastizität Rot: Kraft Vektor
Die Wechselwirkungskräfte sind Funktionen des Abstands, daraus folgt die Elastizität

16 Fließen Rot: Kraft Vektor
Erreichen die Auslenkungen die Reichweite der Wechselwirkung, dann geht die lokale Bindung verloren, das Material beginnt zu „fließen“

17 Isotrope Materialien Reine Ionenbindungen Reine Van der Waals-Bindung
Reine Metallbindung

18 Cu-Typ (A1)

19 Mg-Typ (A3)

20 W-Typ (A2)

21 Zusammenfassung Klassische Potentialansätze für isotrope Wechselwirkung: Coulomb Potential für Ionenkristalle Van der Waals Potential, sehr schwach, anziehend, immer vorhanden Lenard-Jones zur Modellierung des Gleichgewicht-Abstands

22 Finis


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