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.