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Bindungsverhältnisse in Kristallen
-> Allgemeine Größen
-> Edelgaskristalle / Van-der-Waals Bindungen
-> Ionenbindungen
-> Kovalente Bindungen
-> Polare Bindung , sigma- und pi-Bindung
-> Metallische Bindungen
-> Bindungspotentiale
-> Wasserstoffbrückenbindungen
Stefan Kirnstötter MN# 0530586
Allgemeine Größen
-> Bindungsenergie / Kohässive Energie (0 - 10) eV pro Atom
-> Gitterenergie
-> Schmelztemperatur
-> Elastizitätskonstante K , Schallgeschwindigkeit
-> Einteilchenansicht (Vernachlässigung der Elektron-Elektron Beeinflussung)
Allgemein: Je stärker die Bindung umso härter ist das Material
Edelgaskristalle / Van-der-Waals Bindungen
-> Einfachste Kristalle
-> niedrige Schmelzpunkte
-> schwach gebunden ~10meV
-> niedrige Reichweite r -6
-> kubisch dichtest gepackte fcc – Struktur
-> Van-der-Waals Wechselwirkung
-> Bindung kommt von Ladungsfluktuationen
Ionenbindungen-> Bindung durch elektrostatische
Wechselwirkung zw. positiven und negativen Ionen
-> Kraft durch Coulombanziehung
-> abgeschlossene Schale
-> einige eV Bindungsenergie => viel höher als die thermische Energie beim Raumtemperatur
-> Madelung Konstante
-> mittlerer Abstand zw. den Elementen R0 , Elastizitätskonstante K
Kovalente Bindungen
-> klassische Elektronenpaarbindung
-> zwei e-, jeweils eines von den beteiligen Atomen
-> Bindung sehr stark, stark gerichtet
-> 3D – Potentialwall als Modell mit Schrödingergleichung
-> zwei Quader zusammen => Ausdehnung der e- führt zur Energieverringerung
Modell der Atome Modell der Atome als Quader (u)als Quader (u)
Überlappung Überlappung der eder e--
Verteilungen Verteilungen der der C-Atome (l)C-Atome (l)
Polare Bindung , sigma- und pi-Bindung
-> Polare Bindungen sind teilweise kovalent, teilweise ionisch, das elektronegativere Element hat mehr negative Ladung
-> sigma- und pi-Bindungen sind bestimmte Arten kovalenter Bindungen-> Drehimpulsunterschied zwischen pi- und sigma-Bindungen -> Einfach-, Zweifach- oder Dreifachbindugen
Metallische Bindungen
-> Elektronengas, Ionenrümpfe
-> Erniedrigung der Energie der Valenzelektronen
-> dicht gepackte Strukturen
-> starke Bindungen
-> gute thermische und elektrische Leiter
-> hohe Schmelzpunkte, verformbar
-> 3D-Potentialwall als Modell
Bindungspotentiale
-> Problem: Berechnung des Bindungspotential abhängig von der Bindungslänge: U(r)
-> Zwei beliebte Modellfunktionen: Morsepotential und Lenard-Jones Potential (u.l.)
Wasserstoffbrückenbindungen
-> Polare Bindung: Wasserstoffatom mit rein positiver Ladung-> 90% ionisch und 10% kovalent-> Schwächer als ionische oder metallische Bindungen -> H-Atom gibt e- vollständig an andere Atome ab, Proton bildet die
Wasserstoffbrücke-> zu geringer Abstand für Brücke zw. mehr als zwei Atomen
Wiederholung-> Die meisten Bindungen sind teilweise ionisch teilweise kovalent
-> Ionische Bindungen werden durch elektrostatische Wechselwirkungen zusammengehalten
-> Metallische und kovalente Bindungen werden durch die Ausbreitung der e-
gebunden, was die Wellenlänge der e- erhöht und ihre kinetische Energie verringert
-> Die kovalente Bindung ist zusätzlich durch das Überlappen der Verteilungen der e- charakterisiert. Die überlappenden e- binden ihre Rümpfe durch elektrostatische Anziehung
-> Wasserstoffbrücken sind verantwortlich für charakteristische Eigenschaften von Wasser, und im Aufbau der DNA von großer Bedeutung
-> Van der Waals Bindungen sind für die Form der Kristalle von Edelgasen verantwortlich. Sie entstehen durch Ladungsfluktuationen.
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