Archiv der Kategorie: Festkörperchemie

Enthalpie, Entropie, Triebkraft

Was versteht man unter Entropie S?

Die  ist ein thermodynamisches Maß für stark vereinfacht gesagt die “Unordnung” in einem System und wird in Joule pro Kelvin (J/K) angegeben. Dabei gilt je größer das thermodynamische Gleichgewicht eines Systems ist, desto größer ist auch die Entropie!

Führt man einem System Wärme (Q) zu, erhöht das auch seine Entropie (S). Es gil daher:       dS = dQreversibel / T.

Dadurch ergibt sich auch die folgende Einordnung verschiedener Aggregatszustände mit zunehmender Entropie:

Festkörper < Schmelze < Gas

 

Was versteht man unter Enthalpie H?

Die Enthalpie H eines thermodynamischen Systems ist die Summe aus der inneren Energie U und dem Produkt aus Druck p und Volumen V eines Systems (Angabe in Joule J).

H = U + pV

Bei sich ändernden Prozessparamtern ergibt sich:

dH = d(U + pV) = dU + p dV + V dp

Bei konst. Druck p (isobarer Prozess) ist  dp=0 und die Gleichung vereinfacht sich entsprechend.

Symmetrieelemente

Symmetrieelemente sind geometrische Elemente wie Punkte, Achsen und Ebenen an denen Symmetrieoperationen durchgeführt werden können.

Symmetrieoperationen sind Aktionen mit der ein Gegenstand mit sich selbst zur Deckung gebracht werden kann.
–> vor und nach der Ausführung gleiches Aussehen

Es gibt verschiedene Symmetrieoperationen  und -elemente wie:

  1. n-zählige Rotation und n-zählige Drehachse Cn
  2. Inversion (Punktspiegelung) an Inversionszentrum i
  3. Spiegelung an Spiegelebene σ
  4. Drehspiegelung an Drehspiegelachse Sn

 

Kristallsysteme und Bravais-Gitter

Kristalle sind Körper mit einer periodischen Anordnung von Bausteine (Atome). Diese Kristallsysteme bilden 7 Grundtypen und unterscheiden sich in der Achsenlänge (a, b, c) und den Achsenschnittwinkeln (α, β, γ).

Kristallsystem Achsenlängen Achsenschnittwinkel
triklines System a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90°
monoklines System a ≠ b ≠ c α =  γ = 90°, β ≠ 90°
rhombisches System a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90°
tetragonales System a = b ≠ c α = β = γ = 90°
hexagonales System a = b ≠ c α = β = 90°,  γ = 120°
trigonales System a = b = c α = β = γ ≠ 90°
kubisches System a = b = c α = β = γ = 90°

Diese 7 Typen werden auch als primitive Elementarzellen bezeichnet, da nur die Ecken bzw. Eckpunkte Gitterpunkte sind. Die Symmetrie ist hier am höchsten.  Es können  sich aber auch die nicht-primitive Elementarzellen ergeben mit einer etwas geringeren Symmetrie, d.h. mehr Symmetrielementen. Die Gesamtheit dieser möglichen Gitter werden auch als die 14 Bravais-Gitter bezeichnet. Es können sich ebenfalls raumzentrierte, flächenzentrierte und bzw. oder basisflächenzentrierte Elementarzellen ausbilden.

Kristallsystem mögliche Gittersysteme
triklin primitiv
monoklin primitiv
basisflächenzentriert
rhombisch primitiv
innenzentriert
basisflächenzentriert
flächenzentriert
tetragonal primitiv
innenzentriert
hexagonal primitiv
trigonal primitiv
kubisch primitiv
innenzentriert
flächenzentriert