Atome
- 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
Das Orbitalmodell
- 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
Valenzelektronen
- Elektronen in den äußersten Orbitalen (höchste Energie)
- können sich an Bindungen zwischen Atomen beteiligen
Materialeigenschaften
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
Gruppe
- Anzahl der Valenzelektronen
- höhere Periode -> mehr Schalen -> größere Atome
Periode
- Anzahl der Schalen
- Ähnlicher Abstand der Elektronen zum Atomkern -> größere Atomzahl -> größere Anziehungskräfte -> kleinere Atome
Elektronennegativität
Fähigkeit eines Atoms Elektronen anzuziehen
- kleinere Atome -> höhere EN
- bestimmt die Art der Bindung
Atombindungen
- primär(stark) -> Ionische, kovalente und metallische
- sekundär(schwach) -> permanente und induzierte dipole
Ionische Bindungen
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
Kovalente Bindungen
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
Metallische Bindungen
Atome mit ähnlichen aber niedrigen EN -> Valenzelektronen frei beweglich ( elektronengas )
- schwächer als ionische oder kovalente Bindungen
- ungerichtete Bindung
- plastische Verformung möglich
- korrosionsprobleme
Sekundärbindungen
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
Amorphe Materialien
- ungeordnete Struktur
- typisch für Gläser, Polymere und einige schnell abgekühlte Metalle
Kristalline Materialien
- 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
Wichtige Gitterstruktur (Metalle)
- kubisch raumzentriert (krz)
- kubisch flächenzenteiert ( kfz)
- hexagonal dichtest gepackt (hdp)
Gitterdefekte
- 0D => punktdefekt
- 1D => lineare Defekte
- 2D => Ebene Defekte
- 3D => dreidim. Defekte
