Werkstoffe aus der Sicht der Strukturlehre

Präsentation zum Thema: "Werkstoffe aus der Sicht der Strukturlehre"—  Präsentation transkript:

1 Werkstoffe aus der Sicht der Strukturlehre
Amorphe Werkstoffe Nur lokale atomare Anordnung Gleiche Abstände zwischen den Nachbaratomen Kristalline Werkstoffe Lokale und globale atomare Anordnung 3D Periodizität

2 Periodizität in kristallinen Werkstoffen
Eindimensional Dreidimensional t3 t1 t2 Zweidimensional t1 t2 t1

3 Kristallchemische Bindungskräfte
Van der Waals: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Coulombische Kraft: Ionenkristalle – NaCl, LiF, NaI, CsCl Metallische Bindung – positiv geladene „Atome“, die in ein Elektronengas eingebettet sind; schwache Bindung. Kovalenzbindung: starke Bindung zwischen Elektronen – Diamant, Si, Ge Bestimmen die mechanischen, optischen, thermischen und magnetischen Eigenschaften der Werkstoffe Festkörperphysik und Festkörperchemie

4 Van der Waals Bindung Lennard-Jones Potential
Repulsive (abstoßende) Kraft Anziehungskraft

5 Wechselwirkung zwischen positiv und negativ geladenen Ionen
Ionenkristalle Wechselwirkung zwischen positiv und negativ geladenen Ionen Repulsive (abstoßende) Kraft Anziehungskraft (Coulomb Potential) Starke Bindung  Ionenkristalle sind hart und haben einen hohen Schmelzpunkt

6 Metalle Elektronen werden unter Atomen geteilt – gute elektrische Leitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit, Undurchsichtigkeit, hohe optische Reflektivität (Glanz) Die Energie im kondensierten Zustand ist kleiner als die Summe der Energien einzelner Atome

7 Kovalente Kristalle Die Atome in der Kovalenzbindung tragen jeweils mit einem Elektron zu der Bindung bei Als Folge der Kovalenzbindung beobachtet man tetraedrische Anordnung der Atome – jedes Atom ist in der Regel an 4 andere Atome gebunden

8 Wie kann man die Kristallstruktur vorhersagen?
Aus der Affinität oder Elektronenkonfiguration der beteiligten Atome (Quantenmechanik) Aus der Anzahl an Valenzelektronen Aus der Größe der Atome (aus den Atomradien)

9 2 r 2 r 2 r.√2 2 r.√2 Maximale Größe des inneren Atoms 2 r 2 r.√3

10 Oktaedrische Atomlage
Maximale Größe des inneren Atoms

11 Tetraedrische Atomlage
Maximale Größe des inneren Atoms

12 Atomzahl