Physikalische Chemie 1 Struktur und Materie Wintersemester 2015/16

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1 Vorlesung: Kontakt: Physikalische Chemie 1 Struktur und Materie Wintersemester 2015/16 5., 7., 12., 19., 21., 28. Oktober und 4., 11., 13., 18. November Hörsaal Daran anschließend Physikalische Chemie 2 (Prof. Grampp, TU): Materie im elektr./magn. Feld, Wechselwirkungen, Dynamik, Transport, statistische Thermodynamik Prüfung: erster Termin am Semesterende, zweiter Termin Ende Februar 2016 Univ. Prof. Dr. Leonhard Grill Abteilung Physikalische und Theoretische Chemie Universität Graz, Heinrichstrasse 28, 5. OG leonhard.grill@uni-graz.at Sprechstunde nach Bedarf (per kontaktieren) Sekretariat (für alle Prüfungsangelegenheiten!): Frau Kraner und Frau Kogler Abteilung Physikalische und Theoretische Chemie Heinrichstrasse 28, 4. OG

2 Inhalt I. Fester Zustand (Festkörper): Kristalle, Kristallstrukturen, Beugung am Kristallgitter, reziprokes Gitter, Bestimmung von Kristallstrukturen, Metalle, Halbleiter, Ionenkristalle II. III. Flüssiger Zustand: Ordnung und Unordnung, Flüssigkristalle, Gläser, Intermolekulare Kräfte, Viskosität Makromoleküle: Eigenschaften, Strukturen, Leitfähige Polymere, Selbstorganisation, Kolloide IV. Grenzflächen: Adsorptionsmechanismen, Wachstumsprozesse, Prozesse an festen Oberflächen, Heterogene Katalyse GENAUE INHALTSANGABE IM NOVEMBER Website:

3 Literatur Atkins, de Paula Physikalische Chemie Wiley Moore Physikalische Chemie de Gruyter Außerdem: Physikalische Chemie, G. M. Barrow Polymer Physics, U. W. Gedde Einführung in die Festkörperphysik, K. Kopitzki

4 Konzept der Kristallstrukturen SEM Aufnahme Source: Moore, Physikalische Chemie

5 Source: Moore, Physikalische Chemie

6 Spezielle Kristallgitter Source: Kopitzki, Einführung in die Festkörperphysik

7 Dichte Kugelpackung Source: Atkins/de Paula, Physikalische Chemie

8 Quasikristalle Source: Swedish Academy of Sciences

9 Abstände der Netzebenen in Kristallen Source: Moore, Physikalische Chemie

10 Diffraktometer Source: Polymer Physics, U. W. Gedde

11 DNA in Röntgenbeugung Source: Atkins/de Paula, Physikalische Chemie

12 Röntgenkleinwinkelstreuung Source: Polymer Physics, U. W. Gedde

13 Beugung verschiedener Strahlungen Mittlere freie Weglänge von Elektronen G. A. Somorjai, Chemistry in two dimensions: Surfaces Henzler/Göpel: Oberflächenphysik des Festkörpers, Teubner

14 Zinkblendestruktur Source: Atkins/de Paula, Physikalische Chemie

15 Kovalente Festkörper Diamant Graphit Carbon Nanotubes Source: Atkins/de Paula, Physikalische Chemie

16 Elektrische Leitfähigkeit von Festkörpern Source: Atkins/de Paula, Physikalische Chemie

17 Bildung von Energiebändern Quantenmechanische Berechnung der Orbitale bei Annäherung zweier Atome Source: Moore, Physikalische Chemie

18 Grenzflächen Source: Oberflächenphysik des Festkörpers, Henzler/Göpel

19 Freie Oberflächenenergie (von Blei) Zangwill: Physics at Surfaces, Cambridge

20 In welcher Form kristallisiert ein Festkörper? Wulff Konstruktion (1901) Freie Oberflächenenergien eines 2D Kristalls mit einer Fläche von 1 cm 2 : (a) Nur (10) Ebenen: 1000 ergs (=10-4 J) (b) Nur (11) Ebenen: 900 ergs (c) Kombination der beiden: 851 ergs Pb Kristall (Bildgröße 5 x 7 m 2 ) Zangwill: Physics at Surfaces, Cambridge Adamson/Gast: Physical Chemistry of Surfaces, Wiley

21 Physisorption und Chemisorption Henzler/Göpel: Oberflächenphysik des Festkörpers, Teubner

22 Wachstumsmodi Zangwill: Physics at surfaces, Cambridge

23 Hetergene Katalyse: Active sites und poisons Dissoziation von NO an Ru Stufenkanten Gold als poison G. Ertl: Reactions at Solid Surface, Wiley G. Ertl: Reactions at Solid Surface, Wiley

24 Chemisorption für verschiedene Oberflächenelemente Source: Atkins/de Paula, Physikalische Chemie

25 Catalysis: Model systems and real catalysts

26 Ammoniaksynthese durch heterogene Katalyse Haber-Bosch Prozess: N 2 + 3H 2 2NH 3 (Fe Katalysator) G. Ertl: Reactions at Solid Surface, Wiley

27 Beugung an Flüssigkeiten Source: Moore, Physikalische Chemie

28 Flüssigkristalle Source: Moore, Physikalische Chemie

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31 Makromoleküle Source: Atkins/de Paula, Physikalische Chemie