Festkörper - Fehler und Funktion: Prinzipien der physikalischen Festkörperchemie
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart [u.a.]
Teubner
2000
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| Schriftenreihe: | Teubner-Studienbücher : Chemie
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 528 S. Ill., graph. Darst. |
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Titel: Festkörper - Fehler und Funktion
Autor: Maier, Joachim
Jahr: 2000
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 11
1.1 Motivation.11
1.2 Fehlerkonzept und Gliederung.14
2 Bindungsaspekte 24
2.1 Die chemische Bindung im einfachen Molekiil .24
2.1.1 Die ideal kovalente Bindung.24
2.1.2 Die polare kovalente Bindung.28
2.1.3 Die Ionenbindung.30
2.1.4 Die metallische Bindung.32
2.1.5 Weitere Ubergangsformen der chemischen Bindung.33
2.1.6 Zweizentrenpotentialfunktionen.34
2.2 Viele Atome im Kontakt.36
2.2.1 Das Bandermodell.37
2.2.2 Ionenkristalle.51
2.2.3 Molekiilkristalle.56
2.2.4 Kovalenzkristalle.59
2.2.5 Metallkristalle.60
2.2.6 Mischformen der Bindung im Festkorper.62
2.2.7 Kristall- und Festkorperstrukturen.63
3 Phononen 67
3.1 Einstein- und Debye-Modell.67
3.2 Komplizierungen.71
4 Gleichgewichtsthermodynamik des perfekten Festkorpers 75
4.1 Vorbemerkungen.75
4.2 Formalismus der Gleichgewichtsthermodynamik.75
4.3 Beispiele zur Gleichgewichtsthermodynamik.89
4.3.1 Modifikationsumwandlung.89
4.3.2 Schmelzen und Verdampfen.91
4.3.3 Fest-Fest-Reaktion.92
4.3.4 Fest-Gas-Reaktion.92
8
Inhaltsverzeichnis
4.3.5 Phasengleichgewichte und Mischungsrcaktionen.95
4.3.6 Raumliche Gleichgewichte in inhomogenen Systemen.103
4.3.7 Die thermodynamischen Zustandsfunktionen des peifekten
Festkorpers.106
5 Gleichgewichtsthermodynamik des realen Festkorpers 109
5.1 Vorbemerkungen.109
5.2 Gleichgewichtsthermodynamik atomarer Punktdefektbildung.110
5.3 Gleichgewichtsthermodynamik elektronischer Fehler.126
5.4 Hoherdimensionale Defekte.136
5.4.1 Zur Gleichgewichtskonzentration .136
5.4.2 Versetzungen: Struktur und Energetik.138
5.4.3 Grenzflachen: Struktur und Energetik .142
5.4.4 Grenzfiachenthermodynamik und lokale mechanische Grenz-
flachengleichgewichte.148
5.5 Punktfehlerreaktionen.167
5.5.1 Einfache interne Defektgleichgewichte.157
5.5.2 Externe Defektgleichgewichte.163
5.6 Dotiereffekte.179
5.7 Wechselwirkungen zwischen den Fehlern.202
5.7.1 Assoziate .203
5.7.2 Aktivitatskoeffizienten.212
5.8 Randschichten und GrofienefFekte.218
5.8.1 Allgemeines.218
5.8.2 Konzentrationsprofile in Raumladungszonen.224
5.8.3 LeitfahigkeitseiTekte.229
5.8.4 Thermodynamik der Grenzflachenchemie.234
5.8.5 Beispiele und Erganzungen.242
6 Kinetik und irreversible Thermodynamik 264
6.1 Transport und Reaktion.264
6.1.1 Transport und Reaktion im Lichte der irreversiblen Thermo-
dynamik .265
6.1.2 Transport und Reaktion im Lichte der chemischen Kinetik . . 271
6.2 Eloktrische Bewcglichkcit.279
6.2.1 Ionenbeweglichkeit.279
6.2.2 Elektronenbeweglichkeit.287
6.3 Phanomenologische DiffuskmskoefEzienten.290
6.3.1 Ladungstragertransport .290
6.3.2 Tracer-Diffusion .292
6.3.3 Chemische Diffusion.295
6.3.4 Die phanomenologischen Diffusionskoeffizienten gemeinsam
betrachtet.3qq
Inhaltsverzeichnis
9
6.4 Konzentrationsprofile.303
6.5 DifFusionskinetik der Stochiometrieanderung.308
6.6 Komplizierungen des Materietransportes.315
6.6.1 Interne Wechselwirkungen.315
6.6.2 Randschichten und Komgrenzen.328
6.7 Oberflachenreaktion.334
6.7.1 Elementarprozesse .334
6.7.2 Reaktionskopplungen.337
6.7.3 Phanomenologische Ratenkonstanten.344
6.7.4 Reaktivitat, chemischer Widerstand und chemische Kapazitat 356
6.8 Katalyse.357
6.9 Festkorpcrreaktionen.362
6.9.1 Grundprinzipien.362
6.9.2 Morphologische und mechanistische Komplizierungen.374
6.10 Nichtlineare Erscheinungen.378
6.10.1 Irreversible Thermodynamik und chemische Kinetik in Gleich-
gewichtsferne sowie die spezielle Rolle der Autokatalyse . 378
6.10.2 Nichtgleichgewichtsstrukturen in Zeit und Raum.384
6.10.3 Das Konzept der fraktalen Geometrie.389
7 Festkorperelektrochemie: Messtechniken und Anwendungen 395
7.1 Vorbemerkungen: Strom und Spannung im Lichte der Defektchemie . 395
7.2 Stromlose Zellen.400
7.2.1 Gleichgewichtszellen: Thermodynamische Messungen und po-
tentiometrische Sensoren.400
7.2.2 Zellen mit Uberfiihrung und chemische Polarisation: Messung
der Transportparameter und chemische Filter.408
7.3 Strombelastete Zellen.414
7.3.1 Elektrochemische Pumpen, Leitfahigkeitssensoren und andere
Anwendungen.414
7.3.2 Messzellen.419
7.3.3 Volumen- und Phasengrenzeffekte.421
7.3.4 Stochiometrische Polarisation.440
7.3.5 Coulometrische Titration.455
7.3.6 Impedanzspektroskopie.457
7.3.7 Inhomogenitaten und Heterogenitaten: Mehrpunktmessungen
und Punktelektroden.468
7.4 Stromliefernde Zellen.475
7.4.1 Allgerneines.475
7.4.2 BrennstofFzellen.477
7.4.3 Batterien .482
7.4.4 Tabellen-Anhang.490
10
8 Literaturverzeichnis
Sachverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
495
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