Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie auf atomarer Skala

Präsentation zum Thema: "Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie auf atomarer Skala"—  Präsentation transkript:

1 Kräfte zwischen den Bausteinen der Materie auf atomarer Skala

2 Kräfte für die Strukturbildung
Massen – immer anziehend: Gravitationsgesetz Ladungen – anziehend oder abstoßend: Coulombgesetz Es gibt keine Ladung ohne Masse Die Beschleunigung geladener Teilchen erfordert deshalb Kraft Es gibt Massen ohne Ladung

3 Coulomb-Kräfte zwischen ungleichnamigen Ladungen

4 Problem: Bei Verkleinerung des Abstands folgt zunehmend anziehenden Wirkung durch das Coulombgesetz zwischen ungleichnamigen Ladungen Gravitationsgesetz zwischen Massen Folge wäre „Verschmelzen“ der Körper Wer hält Abstand?

5 Coulomb-Kräfte zwischen gleichnamigen Ladungen

6 Bausteine in definiertem Abstand
Bei entsprechender Verteilung von positiven und negativen Ladungen gibt es Abstände mit Gleichgewicht zwischen anziehenden und abstoßenden Kräften Jedes Atom enthält Elementarteilchen unterschiedlicher Ladung

7 Massen und Ladungen einiger Elementarteilchen
SI Ladung Elektron 0, 1 kg -1, 1 C Proton 1, 1, Neutron 1,

8 Beispiel: NaCl Kristall

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

10 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-

11 Anziehung bei r > rNa++ rCl-
Abstoßung bei r < rNa++ rCl- Kräftefrei bei r = rNa++ rCl-

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

13 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

14 Finis