AC - Übung Flashcards
Welche Arten von bindenden Wechselwirkungen können in Festkärpern auftreten? Beschreiben Sie die einzelnen Wechselwirkungsarten und ordnen Sie diese nach deren Stärke.
schwach:
* Van-der-Waals-Wechselwirkungen
* Wasserstoffbrückenbindungen
stark :
* Kovalente Bindungen
* Metallische Bindung
* Ion-Ion-Wechselwirkungen (ionische Bindung)
Betrachten Sie die CsCl-, NaCl- und Zinkblende-Struktur. Bestimmen Sie die Koordinationszahlen der einzelnen Ionen in den Strukturen. Zeichnen Sie die Elementarzellen der einzelnen Strukturtypen und bestimmen Sie die Anzahl der Atome pro Elementarzelle.
Warum ist der Ionenradius eines Kations immer kleiner als der Atomradius des neutralen Elements? Warum sind Anionen immer größer als die Neutralelemente, von denen sie sich ableiten?
Kationen: geben Außenelektron ab und verlieren daher eine Schale
Anionen: bekommen Außenelektron hinzu, Anziehung zum Kern nimmt ab (Protonen müssen mehr e- anziehen
Bestimmen Sie die Miller-Indices für folgende kristallographische Ebenen.
101 110 011
-101 -110 0-11
Definieren Sie den Begriff Phasenumwandlung. Welche Arten von Phasenumwandlung werden nach Buerger unterschieden?
Eine Phasenumwandlung ist ein Vorgang, bei dem sich irgendeine
Eigenschaft eines Stoffes diskontinuierlich (sprunghaft) ändert, bspw. spezifische Wärme, Elastizität, Kompressibilität, Viskosität, Farbe, elektrische Leitfähigkeit, Magnetismus, Löslichkeit, Symmetrie.
In der Regel mit einer Strukturänderung verbunden.
- Rekonstruktive Phasenumwandlungen: Chemische Bindungen werden aufgebrochen und neu geknüpft, es erfolgt ein Umbau der Struktur mit erheblichen Atombewegungen.
- Displazive Phasenumwandlungen: Die Atome werden nur ein wenig verrückt, es werden allenfalls intermolekulare Bindungen (z. B. Wasserstoffbrücken) gelöst und neu geknüpft, aber keine primären chemischen Bindungen.
-
Ordnungs-Unordnungs-Umwandlungen: Verschiedene Atome, die gleiche Atomlagen statistisch besetzen, ordnen sich aus oder umgekehrt
* z.B. Legierung (bei hoher Temperatur, AuCu, AuCu3 alle geordnet) - intermetallische Verbindung (bei niedriger Temperatur)
CaO wandelt sich bei einem Druck von 65 GPa vom NaCl- zum CsCl-Typ um. Welcher Art ist die Umwandlung?
rekonstruktiv, weil sie KZ von 6 auf 8 ändert
Berechnen Sie den Coulomb-Anteil an der Gitterenergie fu ̈r:
* CsCl,R=356pm;A=1,76267
* ZnS,R=258pm;A=1,64132
* CaO (NaCl-Typ), R = 276 pm; A= 1,74756
(Elementarladung e=1,6022·10−19 C, elektrische Feldkonstante ε0 = 8,854·10−12 C2 J−1 m−1 , Avogadro-Konstante NA = 6.022140857 1023 , R = kleinster Kation- Anion Abstand, A = Madelung-Konstante)
NaF kristallisiert ebenfalls in NaCl-Typ, die Ionen-Radien sind mit denen in CaO vergleichbar. Bei welcher Verbindung wird der Coulomb-Anteil an der Gitterenergie größer sein?
Entscheiden Sie unter Zuhilfenahme der Ionenradienquotienten, ob der CaF2- oder Rutil-Strukturtyp für die folgenden Verbindungen wahrscheinlicher ist: NiF2, CdF2 und K2S.
Berechnen Sie die elektrostatische Bindungsstärke für CaCl2 (Rutil-Strukturtyp) und bestimmen Sie die Koodinationszahl des Anions.
Im Granat, Mg3Al2Si3O12, ist ein O2–-Ion von 2 Mg2+-, 1 Al3+- und 1 Si4+- Teilchen umgeben. Es gibt Kationenlagen mit den Koordinationszahlen 4, 6 und 8. Verwenden Sie die zweite Pauling-Regel um zu entscheiden, welche Kationen auf welche Plätze kommen.
Wie lässt die Gitterenergie von MgCl2 berechnen? Skizzieren Sie den Lösungsweg
ZnS kristallisiert unter anderem in der Zinkblende-Struktur (kubische Elementar- zelle). Mittels Röntgendiffraktometrie können die Netzebenenabstände in einem kristallinen Pulver bestimmt werden.
->Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Gitterparameter a, den Mil- ler’schen Indizes und den Netzebenenabsta ̈nden in einer kubischen Struktur?
-> Berechnen Sie folgende Netzebenenabstände, wenn der Gitterparameter a = 5.41 ̊A beträgt: d111, d220 und d331.
