Der Aufbau der Materie: Isotrope Bindungskräfte

Inhalt Modell-Potentiale für isotrope Wechselwirkung

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Versuch Kugelpackung in R2 und R3 Flächenzentriertes Gitter

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

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

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

Cu-Typ (A1)

Mg-Typ (A3)

W-Typ (A2)

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

Finis