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Der Aufbau der Materie: Isotrope Bindungskräfte. Inhalt Modell-Potentiale für isotrope Wechselwirkung.

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Präsentation zum Thema: "Der Aufbau der Materie: Isotrope Bindungskräfte. Inhalt Modell-Potentiale für isotrope Wechselwirkung."—  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. einem Na + - und einem Cl - Ion

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

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

7 Resultat bei Anordnung in drei Dimensionen: NaCl-Kristall 0,56 nm 0,2 nm 0,18 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 1 J Coulomb-Potential zwischen elektrischen Ladungen 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 1 J 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 1 J Modellpotential für numerische Simulation bei isotroper Bindung mit stark ionischem Anteil

14 Versuch Kugelpackung in R 2 und R 3 Flächenzentriertes Gitter

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

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

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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