Part 1

Question 1

Atome

Answer 1

• Elek. Geladene Teilchen - > Bestandteil der Atome
• Elektronen haben kleine negative Ladung
• Ladung in der Natur -> ganz zahliges Vielfaches der Ladung eines Elektrons
• Atomkern liegt gesamte Masse
• Energieniveau eines Elektrons in einem Atom -> quantisiert
• Elektronen kreisen um atomkern
• nur bestimmte Umlaufbahnen sind erlaubt

Question 2

Das Orbitalmodell

Answer 2

• Aufenthaltsort der Elektronen dadurch visualisiert
• Größe -> Hauptenergieniveau 1,2,3…
• Form -> s,p,d,f
• räumliche Ausrichtung
• große und Form bestimmen energieniveau
• Max. 2 Elektronen pro Orbital

Question 3

Valenzelektronen

Answer 3

• Elektronen in den äußersten Orbitalen (höchste Energie)

- können sich an Bindungen zwischen Atomen beteiligen

Question 4

Materialeigenschaften

Answer 4

Valenzelektronen bestimmen viele Eigenschaften :

• mechanische
• elektrische
• magnetische
• thermische

Atomkern ist dabei nicht so wichtig außer bei :

• Materialdichte
• Strahlungsschutz

-> Isotope eines Elements haben gleiche Chem. Eigenschaften

Question 5

Gruppe

Answer 5

• Anzahl der Valenzelektronen

- höhere Periode -> mehr Schalen -> größere Atome

Question 6

Periode

Answer 6

• Anzahl der Schalen

- Ähnlicher Abstand der Elektronen zum Atomkern -> größere Atomzahl -> größere Anziehungskräfte -> kleinere Atome

Question 7

Elektronennegativität

Answer 7

Fähigkeit eines Atoms Elektronen anzuziehen

• kleinere Atome -> höhere EN
• bestimmt die Art der Bindung

Question 8

Atombindungen

Answer 8

• primär(stark) -> Ionische, kovalente und metallische

- sekundär(schwach) -> permanente und induzierte dipole

Question 9

Ionische Bindungen

Answer 9

Atome mit sehr unterschiedlichen EN -> Elektronen werden von einem Atom mit geringem EN zu einem Atom mit höherem EN übertragen => Kationen (+) und Anionen (-) entstehen

• sehr starke Bindung ( harte Materialien)
• umgerichtete Bindung
• kation wird kleiner und Anion größer
• typisch bei Salzen
• spröde Materialien

Question 10

Kovalente Bindungen

Answer 10

Atome mit ähnlichen oder hohen EN -> die teilen sich einen oder mehrere Valenzelektronen

• wenn dEN ~ 0 => nicht polare Bindung
• wenn dEN > 0 => polare Bindung
• sehr starke Bindungen ( harte Materialien)
• stark gerichtete Bindungen

Question 11

Metallische Bindungen

Answer 11

Atome mit ähnlichen aber niedrigen EN -> Valenzelektronen frei beweglich ( elektronengas )

• schwächer als ionische oder kovalente Bindungen
• ungerichtete Bindung
• plastische Verformung möglich
• korrosionsprobleme

Question 12

Sekundärbindungen

Answer 12

Perman. Dipole :

• elektrostat. Anziehungskräfte zwischen polar-kovalente Moleküle
• gerichtete Bindung
• stärkste : Wassermolekül

Induzierte Dipole :

• Atome schwingen -> verwandeln sich für kurze Zeit in dipolen
• dadurch dipole im Nachbaratomen induziert
• zwei solcher dipole ziehen sich für kurze Zeit an
• schwache Bindungen

Question 13

Amorphe Materialien

Answer 13

• ungeordnete Struktur

- typisch für Gläser, Polymere und einige schnell abgekühlte Metalle

Question 14

Kristalline Materialien

Answer 14

• periodische Anordnung der Atome
• typisch für die meisten Metalle und Keramiken
• strukturtyp wichtig => Materialeigenschaften
• strukturtyp abh. Von :
  ~ Art der Bindung
  ~ größe der Atome
  ~ Chen. Zusammensetzung
  ~ temp.
  ~ externe Kräfte

Question 15

Wichtige Gitterstruktur (Metalle)

Answer 15

• kubisch raumzentriert (krz)
• kubisch flächenzenteiert ( kfz)
• hexagonal dichtest gepackt (hdp)

Question 16

Gitterdefekte

Answer 16

• 0D => punktdefekt
• 1D => lineare Defekte
• 2D => Ebene Defekte
• 3D => dreidim. Defekte