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Aufgrund der Wechselwirkungen zwischen den Elektronen und Protonen benachbarter Atome, treten Kräfte auf, die eine abstoßende oder anziehende Wirkung auf die Atome untereinander haben.
Merke
Condon-Morse-Diagramm
In der nächsten Abbildung siehst du ein Condon-Morse-Diagramm. Dieses stellt eine Relation zwischen Abstoßung und Anziehnung und dem Abstand der Atome zueinander her. Aus der Steigung und der Krümmung kann auf die Kraft zwischen zwei Atomen in unterschiedlichen Abständen geschlossen werden.
Formal lässt sich die auftretende Kraft wie folgt beschreiben:
Methode
- $ l, k $ = von der Bindungsart, Ordnungszahl, etc. abhängige Konstanten
- $ n \approx 6 $
- $ m \approx 12 $
Liegt ein Gleichgewichtszustand vor, so gilt:
$ F = 0 $ sowie $ a = a_0 $
- $ a_0 $ = Abstand zwischen den Atomen in Ruhelage
Eine Ruhelage besteht, wenn keine äußere Energie in Form von Wärme oder Krafteinwirkung dem System zugeführt wird.
Trennung von Atomen
Möchte man zwei Atome mit einem Abstand von $ a $ vollständig von einander trennen $ a \rightarrow \infty $, so muss Arbeit verrichtet werden. Diese muss mindestens der potentiellen Energie der Verbindung $ W (a) $ entsprechen. Die Gleichung für die Bindungsenergie lautet:
Methode
$ W (a) = - \frac{A}{a_0^N} + \frac{B}{a_0^M} $
- $ N = n - 1 $
- $ A = \frac{k}{n-1} $
- $ M = m - 1 $
- $ B = \frac{1}{m-1} $
Wenn wir uns nun überlegen, dass $ W (a) = - \int F (a) \cdot da $ und $ F (a) = - \frac{dW(a)}{da} $ sind, so wird $ W(a) $ zu einem Minimum für $ a = a_0 $.
Um diesen Zustand zu ändern, muss ein Maximum an äußerer Arbeit geleistet werden.
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