6.) Struktur der Materie 2.: Boltzmann-Verteilung (mit Anwendungen), Flüssigkeiten, Wasser, Kategorisierung der festen Körper, Kristalle, Kristalltypen, Amorphe Körper, Apatit, Gitterdefek

Question 1

<p>Bolzmannverteilung</p>

Answer 1

<p>Wahrscheinlichkeit eines Zustandes in einem System</p>

<p>Verteilung der Energiezustände</p>

<p>Im Thermischen Gleichgewicht (T= konstant)</p>

<p>Dies ist die Normale Besetzung</p>

Question 2

<p>Anwendungen: Bolzmannverteilung</p>

Answer 2

<p>1.Thermische Emission von Metallen</p>

<p>2.Konzentrationselemente</p>

<p>3.Nernst-Gleichung</p>

<p>4.Chemische Reaktionen( v oder gleichgewicht)</p>

<p>5.Konzentration von thermischen Punktdefekten</p>

<p>6.elektrische Leitf&auml;higkeit von Halbleitern</p>

Question 3

<p>Fl&uuml;ssiger Aggregatzustand</p>

Answer 3

<p>a) Makroskopische Beschreibung:<br></br>
─ Eigenvolumen aber keine Eigenform<br></br>
─ Isotrop<br></br>
─ Viskosit&auml;t<br></br>
(s. sp&auml;ter bei Transportprozessen)</p>

<p>b) Mikroskopische Beschreibung:<br></br>
─ Dynamische Nahordnung<br></br>
─ Mittelstarke Bewegungen</p>

<p>&nbsp;</p>

Question 4

<p>Kategorien der festen Stoffe</p>

Answer 4

<p>1)Nah- und Fernordnung</p>

<p>2)Eigenform Eigenvolumen</p>

<p>3)Messbare Gr&ouml;&szlig;en</p>

<p>4)Ordnungsgrad und Bewegungsgrad</p>

<p>5)Isotropie Anisotropie</p>

Question 5

<p>Festk&ouml;rper</p>

Answer 5

<p>1. Kristalle : Diamant, NaCl, Gold</p>

<p>2. Amorphe Stoffe:&nbsp;Als&nbsp;amorphes Material&nbsp;bezeichnet man in der&nbsp;Physik&nbsp;und der&nbsp;Chemie&nbsp;einen&nbsp;Stoff, bei dem die&nbsp;Atome&nbsp;keine geordneten&nbsp;Strukturen, sondern ein unregelm&auml;&szlig;igesMuster&nbsp;bilden und lediglich &uuml;ber&nbsp;Nahordnung, nicht aber&nbsp;Fernordnung&nbsp;verf&uuml;gen.</p>

<p>Im Gegensatz zu amorphen hei&szlig;en regelm&auml;&szlig;ig strukturierte Materialien&nbsp;Kristalle.</p>

Question 6

<p>Fester Aggregatzustand - Kristalle</p>

Answer 6

<p>a) Makroskopische Beschreibung:<br></br>
─ Eigenvolumen, Eigenform<br></br>
─ Einkristalle: oft anisotrop; Polykristalle: isotrop</p>

<p>b) Mikroskopische Beschreibung:<br></br>
─ Fernordnung<br></br>
─ Periodizit&auml;t &ndash; Kristallgitter<br></br>
─ Schwache Bewegungen (Schwingungen)</p>

<p>&nbsp;</p>

Question 7

<p>Apatit</p>

Answer 7

<p>Zahnschmelz, Knochen 2/3; Hexagonales Ionenkristall</p>

<p>ein hexagonales Ionenkristall<br></br>
─ anorganische Substanz der harten Gewebe<br></br>
(Knochen, Dentin, Zahnschmelz)<br></br>
─ etwa 2/3 des Knochengewebes</p>

<p>&nbsp;</p>

Question 8

<p>Kristalltypen</p>

<p>&nbsp;</p>

Answer 8

<ul>
<li>Atomkristall (kovalente Bindung): Diamant</li>
<li>Ionenkristall (Ionenbindung): Salz</li>
<li>Metallkristall (Metallbindung): Gold</li>
<li>Molek&uuml;lkristall (sekund&auml;re Bindung): Eis</li>
</ul>

<p>&nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

Question 9

<p>Gitterfehler</p>

Answer 9

<p>Punktfehler:</p>

<p>1)Thermische Fehler:</p>

<p>a.Leerstelle (Vakanz, Schottky-Defekte)</p>

<p>b.Interstitium</p>

<p>c.Frenkel- Defekt</p>

<p>2)Fremdatome (chemisch, Dotiert)</p>

<p>a.Substiutionsatome</p>

<p>b.Interstitielles Atom (Interstitium</p>

<p>Schottky, Defekte:</p>

Question 10

<p>Zahl der Schottky-Defekte&nbsp;(n_S)</p>

<p>&nbsp;</p>

Answer 10

<p>n_S&nbsp;= N&nbsp;^.&nbsp;e^{-&epsilon;_s/kT}</p>

<p><em>N&nbsp;</em>ist die Zahl der besetzten Gitterstellen (~Zahl der Atome);&nbsp;&epsilon;_s&nbsp;ist die Aktivierungsenergie (~Bindungsenergie)</p>

Question 11

<p>Fester Aggregatzustand - amorphe Stoffe</p>

Answer 11

<p>a) Makroskopische Beschreibung:<br></br>
─ Eigenvolumen aber keine Eigenform<br></br>
─ Isotrop<br></br>
─ sehr hohe Viskosit&auml;t</p>

<p>b) Mikroskopische Beschreibung:<br></br>
─ Nahordnung<br></br>
─ Schwache Bewegungen</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>Z.B. Glas, Harz, Wachs,<br></br>
Bitumen, ....</p>

<p>&nbsp;</p>

Question 12

<p>Fl&uuml;ssigkristalle - Mesophase zw. dem festen und fl&uuml;ssigen Zustand</p>

Answer 12

<p>a) Makroskopische Beschreibung:<br></br>
─ Eigenvolumen aber keine Eigenform<br></br>
─ Optische Anisotropie<br></br>
─ Eigenschaften sind empfindlich gegen<br></br>
schwache &auml;u&szlig;ere Einwirkungen</p>

<p>b) Mikroskopische Beschreibung:</p>

<p>─ Teilweise geordnete Strukturen (Orientierung,<br></br>
Schichten)</p>

<p>&rarr; smektisch/nematisch/cholesterisch</p>

<p>&nbsp;</p>

Question 13

<p>&nbsp;Anwendungen von Fl&uuml;ssigkristallen:</p>

Answer 13

<p>Kontaktthermographie/Plattenthermographie<br></br>
Grundlage: thermo-optisches Ph&auml;nomen<br></br>
(bei Temperatur&auml;nderungen &auml;ndern sich<br></br>
die optischen Eigenschaften)</p>

Question 14

<p>Lyotrope Fl&uuml;ssigkristalle</p>

Answer 14

<p>Lyotrope Fl&uuml;ssigkristalle sind Phosphorlipide: Liposom oder Lamellare Struktur (Membran) Bildet sich aus amphiphile Substanzen</p>

Question 15

<p>Thermotrope Fl&uuml;ssigkristalle&nbsp;</p>

Answer 15

<p>Thermotrope Fl&uuml;ssigkristalle fahren auf Temperatur ab</p>