02_Stuktur und Chemie von Gläsern Flashcards
Welchen unterschied haben Gläser und Kristalle bei XRD Bildern?
Kristalle weisen Ringe bzw. Peaks auf.
Gläser tun dies nicht.
Wie lautet die Bragg’sche Gleichung?
Wie setzt sich diese zusammen?
nlambda = 2d*sin(teta)
lambda = Wellenlänge der verwendeten Röntgenstrahlung
sigma = Winkel zw. einfallenden Strahl S0 und gebeugten Strahl S
d = Netzebenenabstand
n = Ordnung der Beugungsinterferenzen
Welche zwei Interpretationen gibt es für die Peak Verbreiterung von Gläsern in Röntgenbeugung?
Welche davon ist die richtige?
Interpretation 1:
Peakverbreiterung <=> Korrelationslänge
=> Es gibt kleine Nanokristalle
Interpretation 2:
Peakverbreiterung <=> Fluktuation
=> Amorphe form mit Schwankungen im mittleren Abstand um eine Translationsordung
Interpretation 2 ist richtig!
Sie ist von Zachariasen & Warren
Welche Art von Ordnung herrscht in einem Glas und in einem Kristall?
Glas: S.R.O. und M.R.O.
Kristall: S.R.O. und L.R.O.
Was ist die L.R.O.?
Die L.R.O. (Long Range Order) ist der Begriff für ein periodisch aufgebautes Kristallgitter
Welcher cn Wert gilt beim Dulong-Petit-Gesetz?
Wann gilt dieses?
cn = 25 J/(molK)=3Rn
R=8,314 J/(molK)
Wenn alle möglichen Phononenfrequenzen in einem Festkörper besetzt sind.
Das ist der Fall oberhalb der Debye-Temperatur
Was sagt das Debye-Modell aus?
Statt unabhängige, individuelle Schwingungen der einzelnen Atome gibt es elastische Schwingungen des ganzen Körpers.
Sie haben aber je nach Wellenlänge verschiedene Frequenzen, sind also temperaturabhängig.
Wie kann man die Temperatur der maximalen Frequenz/Wellenlänge eines Glases herausfinden?
Indem man Cp/T3 gegenüber T aufträgt.
Dort sieht man dann die Abweichung des Glases vom T^3-Gesetz.
Beim Maximalen Wert, ist ie Temperatur mit der maximalen Frequenz/Wellenlänge.
Welche Range Order ist beim Glas und beim Kristall identisch?
Welche aussage bekräftigt das?
Die S.R.O.
Da etwas unterhalb der Tg der wert für Cp von Glas und Kristall gleich sind.
Wodurch unterscheiden sich Glas und der isochemische Kristall?
Wovon hängt dies ab
Durch Svit und Hvit.
Von den M.R.O. und L.R.O., aber nicht von der S.R.O.
Welchen Glas-relevanten Kennwert kann man aus der S.R.O. bestimmen?
Die Standardbildungsenthalpie H0Glass
mit der Formel:
H0Glass = H0Cry + Hvit
Mit welcher Formel kann die Glas-bestimmende-Variable (Enthalpie)auch bestimmt werde, wenn man sich die konstitutionellen Phasen anschaut?
Durch:
H0Glass = Summe(nk(H0k+Hvitk))
Wie verhält sich die Wärmekapazität cp unterhalb der Glasübergangstemperatur zwischen cGLas und cKristall?
Wieso ist das so?
Sie sind identisch, bis zu einem Punkt knapp über T=0K.
Wegen der identischen S.R.O. und des Dulong-Petit-Limits
Wieso verhält sich die Wärmekapazität zwischen Glas und Kristall bei Temperaturen nahe dem T=0K Punkt unterschiedlichen?
Wegen der internen Strukturen schwingen die Atome anders zueinander.
Manche Bereiche sind
relativ fest verknüpft sind, wobei zwischen den einzelnen Bereichen ein geringerer Verknüpfungsgrad realisiert ist.
Das ist die M.R.O..
Diese sind bei dem Temperaturbereich jedoch eine relevante Größe, sodass die Wärmekapazität einen anderen Wert annimmt.
Welche Zwischenatomare-Bindungstypen gibt es?
- Metallisch
- Heteropolar
- Homöopolar
- Dipolar
Was ist die Nahordnungsstruktur im Glas und welchen Grad der Polymerisation hat diese?
Es ist der [SiO4]-Tetraeder mit dem Polymerisationsgrad 4:1=4
Wie wird die Nahordungsstruktur im Glas chemisch quantifiziert und wie setzt sich das zusammenß
Es sind die Q^x Gruppen.
‘x’ ist die Anzahl der brückenbildenden Sauerstoffe in einem Tetraeder.
Die Struktur des vollpolymerisierten Silica-Glases (der [SiO4]-Tetraeder) besteht aus Q4-Tetraedern (vier brückenbildenden Sauerstoffe, keine NBO‘s).
Netzwerkwandler erzeugen niedrigere Q-Gruppen durch Austausch BO <=> NBO.
Q4: Tetraeder: 4 BO, 0 NBO pro Silizium
Q3: Tetraeder: 3 BO, 1 NBO pro Silizium
Q2: Tetraeder: 2 BO, 2 NBO pro Silizium
Q1: Tetraeder: 1 BO, 3 NBO pro Silizium
Q0: Tetraeder: 0 BO, 4 NBO pro Silizium
Was sind Strukturaktive Elemente/Ladungsdefizit-Tetraeder?
Ladungsdefizit-Tetraeder bilden sich,
wenn genügend Netzwerkwandler zur
Verfügung stehen, die die Ladung des
Ladungsdefizit-Tetraeders ausgleichen.
Dann wirken diese strukturaktiven
Elemente als Netzwerkbildner und
erzeugen BOs.
Stehen nicht genügend Netzwerkwandler
zur Ladungskompensation zur Verfügung,
wirken diese Elemente als
Netzwerkwandler und erzeugen NBOs.
Wodurch zeichnet sich ein Borat-Glas aus und wie ist sein Polymerisationsgrad?
Schwache Struktur von reinem B2O3 Glas trotz hoher Bindungsenergie
-> hohes alpha, niedrig Tliq, niedrig Tg
Polymerisationsgrad = 1
Wodurch zeichnet sich ein Phosphat-Glas aus
Schwache Struktur von reinem P2O5
-> hohes alpha, niedrig Tliq, niedrig
Reine Phosphatgläser sind stark hygroskopisch (hydrophil) , daher nur von akademischem Interesse.
