Was ist der Zusammenhang zwischen Coulombkraft, Gitterenergie, Schmelz- und Siedepunkt?
Bitte gebt mir auch eine Erklärung bzw. Definition, was die einzelnen Begriffe sind, am liebsten mit Formel.
2 Antworten
Die Coulombkraft oder elektrische Kraft gibt an, wie stark sich zwei Ladungen anziehen. Die Gitterenergie ist die benötigte Energie, um z.B. ein Salz im Ionengitter zu Gas zu erhitzen, also die Moleküle so weit wie möglich auseinander zubringen.
Wenn ein Atom eine hohe Ordnungszahl hat, dann hat es ja auch viele Protonen und Elektronen, die mit einem elektrischen Feld wechselwirken. Bei einer hohen Ordnungszahl ist die Feldstärke höher, wodurch man mehr Energie benötigt, um die Elektronen auf ein höheres Energieniveau zu bringen, also muss mehr Energie aufgebracht werden, um zur Schmelz- und später Siedetemperatur zu kommen.
Abstoßen ist letztendlich nur Anziehen mit anderem Vorzeichen. Da es hier aber nur um Anziehung geht, kann man die Abstoßung vernachlässigen.
Mit dem elektrischen Feld meine ich das Feld von Protonen und Elektronen in dem Atom, was natürlich durch Ladungsverschiebung entstand.
Um die innere Energie eines Atoms zu erhöhen, muss ich zunächst Elektronen auf ein höheres Niveau bringen, damit das Atom stärker schwingt.
Coulombkraft:
Ist die Kraft zwischen geladenen Teilchen. Dabei stoßen sich gleichnamige Ladungsträger ab und entgegengesetzte ziehen sich an.
Gitterenergie:Ist die Energie, die durch die Anziehungskräfte der Atome in einem Gitter gespeichert ist. Will man zum Beispiel ein Gitter auflösen und die Teilchen voneinander trennen, wird Energie benötigt. Da Energie nicht einfach verschwindet, sondern stets erhalten bleibt, wandelt sich also die Energie, die man zum Trennen eines Gitters benötigt, in die gespeicherte Energie um. Lässt man stattdessen Atome ein Gitter bilden, wird dabei diese Gitterenergie wieder frei.
Zusammenhang dieser Kraft bzw. Energie zu Schmel- und Siedetemperatur:Um Teilchen zum Sieden zu bringen, liegen sie zuvor in fester oder flüssliger Form vor (man kann nämlich auch Materialien direkt vom festen in den Gasförmigen Zustand bringen). Dann führt man ihnen so lange Energie zu, bis ihre Geschwindigkeiten, mit denen sie sich bewegen, so groß ist, dass ihre gegenseitigen Zwischenmolekularen Kräfte, die sie zuvor zusammengehalten haben, aufgehoben sind und sie sich voneinander entfernen können. Dann treten sie in die Gasphase über.
Da die Atome bzw. Moleküle meißt postiv oder negativ geladen sind oder auch nur teilweise durch Ladungsverschiebungen zu temporären oder permanenten Dipolen werden, existieren die oben genannten Couolmbkräfte zwischen den Atomen bzw. Molekülen und halten sie zusammen oder führen zu einer Abstoßung. Bei starken Couombkräften ist die Siedetemperatur höher, da mehr Energie zur Überwindung dieser Kräfte benötigt wird. Bei niedrigen Coulombkräften ist es logischerweise andersrum.
Bei der Schmelztemperatur ist es so, dass das Material zuvor in festem Zustand vorliegt, die Atome also ein Gitter gebildet haben. Vorwiegend ist ein Salzgitter zu betrachten, da hierbei positive und negative geladene Atome eindeutig vorkommen. Je höher die oben beschriebene Gitterenergie ist, desto mehr Energie muss aufgebracht werden, sodass die Teilchen eine deartige Energie haben, sodass sie in den flüssigen Agregatszustand überführt werden können. Je geringer die Gitterenergie, desto einfacher wird das Material verflüssigt.
Zwei Ladungen können sich aber auch abstoßen, dann sind die Coulombkräfte positiv. Sie ziehen sich nicht immer an.
"Mit einem E-Feld wechselwirken" meinst du hoffentlich kein externes äußeres E-Feld, sondern das durch andere Teilchen erzeugte E-Feld. Jedes Teilchen mit einer inhomogenen Ladungsverschiebung erzeugt ein E-Feld.
Und außerdem muss kein Elektron auf ein höheres Energieniveau gebracht werden, das hat nichts mit Schmelz- oder Siedetemperatur zu tun. Lediglich mit Lichterzeugung.