6.) Struktur der Materie 2.: Boltzmann-Verteilung (mit Anwendungen), Flüssigkeiten, Wasser, Kategorisierung der festen Körper, Kristalle, Kristalltypen, Amorphe Körper, Apatit, Gitterdefekte, Flüssigkristalle (thermotorpe u. lyotrope) mit Anwendungen. Flashcards Preview

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Flashcards in 6.) Struktur der Materie 2.: Boltzmann-Verteilung (mit Anwendungen), Flüssigkeiten, Wasser, Kategorisierung der festen Körper, Kristalle, Kristalltypen, Amorphe Körper, Apatit, Gitterdefekte, Flüssigkristalle (thermotorpe u. lyotrope) mit Anwendungen. Deck (15)
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1

Bolzmannverteilung

Wahrscheinlichkeit eines Zustandes in einem System

Verteilung der Energiezustände

Im Thermischen Gleichgewicht (T= konstant)

Dies ist die Normale Besetzung

2

Anwendungen: Bolzmannverteilung

1.Thermische Emission von Metallen

2.Konzentrationselemente

3.Nernst-Gleichung

4.Chemische Reaktionen( v oder gleichgewicht)

5.Konzentration von thermischen Punktdefekten

6.elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern

3

Flüssiger Aggregatzustand

a) Makroskopische Beschreibung:
─ Eigenvolumen aber keine Eigenform
─ Isotrop
─ Viskosität
(s. später bei Transportprozessen)

b) Mikroskopische Beschreibung:
─ Dynamische Nahordnung
─ Mittelstarke Bewegungen

 

4

Kategorien der festen Stoffe

1)Nah- und Fernordnung

2)Eigenform Eigenvolumen

3)Messbare Größen

4)Ordnungsgrad und Bewegungsgrad

5)Isotropie Anisotropie

5

Festkörper

1. Kristalle : Diamant, NaCl, Gold

2. Amorphe Stoffe: Als amorphes Material bezeichnet man in der Physik und der Chemie einen Stoff, bei dem die Atome keine geordneten Strukturen, sondern ein unregelmäßigesMuster bilden und lediglich über Nahordnung, nicht aber Fernordnung verfügen.

Im Gegensatz zu amorphen heißen regelmäßig strukturierte Materialien Kristalle.

6

Fester Aggregatzustand - Kristalle

a) Makroskopische Beschreibung:
─ Eigenvolumen, Eigenform
─ Einkristalle: oft anisotrop; Polykristalle: isotrop

b) Mikroskopische Beschreibung:
─ Fernordnung
─ Periodizität – Kristallgitter
─ Schwache Bewegungen (Schwingungen)

 

7

Apatit

Zahnschmelz, Knochen 2/3; Hexagonales Ionenkristall

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

 

8

Kristalltypen

 

  • Atomkristall (kovalente Bindung): Diamant
  • Ionenkristall (Ionenbindung): Salz
  • Metallkristall (Metallbindung): Gold
  • Molekülkristall (sekundäre Bindung): Eis

 

 

9

Gitterfehler

Punktfehler:

1)Thermische Fehler:

a.Leerstelle (Vakanz, Schottky-Defekte)

b.Interstitium

c.Frenkel- Defekt

2)Fremdatome (chemisch, Dotiert)

a.Substiutionsatome

b.Interstitielles Atom (Interstitium

Schottky, Defekte: 

10

Zahl der Schottky-Defekte (nS)

 

nS = N . es/kT

ist die Zahl der besetzten Gitterstellen (~Zahl der Atome); εs ist die Aktivierungsenergie (~Bindungsenergie)

11

Fester Aggregatzustand - amorphe Stoffe

a) Makroskopische Beschreibung:
─ Eigenvolumen aber keine Eigenform
─ Isotrop
─ sehr hohe Viskosität

b) Mikroskopische Beschreibung:
─ Nahordnung
─ Schwache Bewegungen

 

Z.B. Glas, Harz, Wachs,
Bitumen, ....

 

12

Flüssigkristalle - Mesophase zw. dem festen und flüssigen Zustand

a) Makroskopische Beschreibung:
─ Eigenvolumen aber keine Eigenform
─ Optische Anisotropie
─ Eigenschaften sind empfindlich gegen
schwache äußere Einwirkungen

b) Mikroskopische Beschreibung:

─ Teilweise geordnete Strukturen (Orientierung,
Schichten)

→ smektisch/nematisch/cholesterisch

 

13

 Anwendungen von Flüssigkristallen:

Kontaktthermographie/Plattenthermographie
Grundlage: thermo-optisches Phänomen
(bei Temperaturänderungen ändern sich
die optischen Eigenschaften)

14

Lyotrope Flüssigkristalle

Lyotrope Flüssigkristalle sind Phosphorlipide: Liposom oder Lamellare Struktur (Membran) Bildet sich aus amphiphile Substanzen

15

Thermotrope Flüssigkristalle 

Thermotrope Flüssigkristalle fahren auf Temperatur ab

Decks in Biophysik 1 Class (28):