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5238 – Physikalische Chemie der Grenzflächen

Allgemeine Informationen

Wichtige Informationen
Wahlpflichtvorlesung der Physikalischen Chemie WS2021/2022
*Diese Veranstaltung wird vorerst in Präsenz aber unter den geltenden 3G Regeln stattfinden*
Entsprechend der E-Mail des Präsidenten gibt es *keine* Online-Garantie - wir werden aber prüfen in wie weit wir die Vorlesung entweder streamen oder aufzeichnen können.


Prüfung: Benotung der Abschlussprüfung unter Berücksichtigung der Bonuspunkte aus der PCGF-Übung. Die Vorlesung gilt als bestanden, bei einer Bewertung von 4,0 oder besser. Die Bonuspunkte entfallen für die Nachprüfung. Mündliche Prüfungen werden nach Vereinbarung in der Vorlesungsfreien Zeit, am Institut für Physikalische Chemie stattfinden. Anmeldungsmodalitäten werden die Lehrenden beizeiten bereitstellen.
Kursprogramm
Wir möchten Ihnen in dieser Veranstaltung unsere Begeisterung für die physikalische Chemie der Grenzflächen näherbringen! Hierbei werden wir folgende Themen anschneiden:
Fest/Gas-Grenzflächen
Definition und Klassifizierung; Methoden zur Herstellung reiner Oberfläche; Struktur des Festkörpers und geometrische Struktur der resultierenden Oberflächen (Bravais-Gitter, Miller-Indizes, kristallographische Richtungen;
Atomare Struktur der Festkörperoberflächen: (Relaxation und Rekonstruktion, Überstrukturen, Geometrie der Adsorptionsplätze, spektrale Methoden zur Bestimmung der atomaren Struktur)
Thermodynamik der Festkörperoberflächen (Oberflächenenergie, Oberflächenspannung, Rolle der Stufen und Defekte, Oberflächendiffusion, Inselbildung, thermische Stabilität)
Elektronische Struktur der Festkörper-Vakuum Grenzflächen (Jellium-Modell, Oberflächenzustände, Oberflächenresonanzen, Bildladungszustände, experimentelle Methoden zur Bestimmung der elektronischen und vibronischen Eigenschaften)
Wechselwirkungen zwischen Gasmolekülen und Festkörperoberflächen; Natur der Adsorbat-Substrat Bindungen, Grundlagen der Adsorption, Physisorption, Chemisorption, Kinetik und Thermodynamik der Adsorption an Festkörperoberflächen, Adsorptionsisothermen, Oberflächendiffusion, Desorption, Oberflächenreaktionen,
Grundlagen der heterogenen Katalyse; Elektronische Eigenschaften der Adsorbat-Substrat Grenzflächen;

Fest/Fest-Grenzflächen
Filmwachstum auf Festkörperoberflächen, Epitaxie, Thermische Stabilität der Nanostrukturen, Interdiffusion, Thermodynamik der Legierungsbildung, elektronische Eigenschaften des Fest-Fest-Interfaces, Kontaktpotential;

Flüssig/Gas- Flüssig/Flüssig- und Flüssig/Fest-Grenzflächen
Mikroskopische Betrachtung (Grenzflächenspannung, Druckdifferenz zweier Phasen an gekrümmten Oberflächen
(Young/Laplace-Gleichung), Messung der Grenzflächenspannung, Dampfdruck einer Flüssigkeit (Kelvin-Gleichung,
Kapillarkondensation, Keimbildung und Wachstum von Phasen)
Thermodynamik der Grenzflächen, Thermodynamik der Selbstorganisation,
(Oberflächenexzeßgrößen, reine Flüssigkeiten, Gibbssche Adsorptionsisotherme)
Benetzungsphänomene, Kontaktwinkel, Young-Gleichung, Benetzungsübergänge, Dynamik der Be- und Endnetzung
Elektrische Doppelschicht (Poisson-Boltzmann-Theorie, diffuse Doppelschichten, Gibbssche freie Energie,
geladene Grenzflächen (Elektrokapillarität, Elektrokinetik, Oberflächenladungsdichte)
Es gibt eine menge Literatur zum Thema; hier eine Auswahl:
Lehrbücher der Physikalischen Chemie der Grenzflächen: (1) H.-J. Butt, K. Graf, M. Klappl, Physics and Chemistry of Interfaces, Willey-VCH Verlag, 2nd 2008; eine Kopie des Buches kann mit folgendem Link von der Uni-Bibliothek runtergeladen werden: http://primo.bibliothek.kit.edu/primo_library/libweb/action/display.do?tabs=detailsTab&ct=display&fn=search&doc=KITSRC274660520&indx=3&recIds=KITSRC274660520&recIdxs=2&elementId=2&renderMode=poppedOut&displayMode=full&frbrVersion=&dscnt=0&tab=kit&dstmp=1442414273610&srt=date&vl%28freeText0%29=butt%20graf%20kappl&vid=KIT&mode=Basic. (2) S.A. Safran, Statistical Thermodynamics of Surfaces, Interfaces, and Membranes, Frontiers in Physics, West View Press, 2003; (3) M.C. Desjonqueres, D. Spanjaard, Concepts in Surface Physics, Springer-Verlag Berlin-Heidelberd, 1996; (4) A. Zangwill: Physics at surfaces (Cambridge University Press, 1988); (5) M. Henzler, W. Göpel: Oberflächenphysik des Festkörpers (Teubner, 1991); (6) G.T. Barnes, I.R. Gentle, Interfacial Science – An Introduction, Oxford University Press, 2005; (6) H.D. Baehr, Thermodynamik, Springer 2005; (7) M.J. Jaycock G.D. Parfitt, Chemistry of Interfaces, Ellis Horwood Limited; John Wiley & Sons, 1981; (8) H. Lüth: Surfaces and Interfaces of Solid Materials (Springer, 1995); (9) N.W. Ashcroft, N.D. Mermin: Solid State Physics (ITPS Thomson Learning, 2000); (10) C. Kittel: Einführung in die Festkörperphysik (Oldenburg

Veranstaltungsdaten

Dozent(en)
T.T.-Prof. Dr.-Ing. Helge S. Stein / PD Dr. Artur Böttcher
Studiengang
Chemie, Physik, Biologie
Abschluß
Bachelor
SWS
2
Start
20. Sep 2021
Ende
15. Feb 2021
Veranstaltungsart
Vorlesung
Modulart
Wahlpflichtfach
Ort
Institut für Physikalische Chemie, Fritz-Haber-Weg 2, 76131 Karlsruhe
Termin
Mo 11:30-13:00 30.41 Chemie-Hörsaal Nr. 2 (HS2) vom 02.11.20 bis 15.02.21 14 Vorlesungen
Zyklus
wöchtl.

Allgemein

Sprache
Deutsch

Kontakt

Name
T.T.-Prof. Dr.-Ing. Helge S. Stein PD Dr. Artur Böttcher
Zuständigkeit
Dozenten
Telefon
072160843254
Sprechstunde
Montags, nach der Vorlesung, 13:30-14:30 Uhr
KIT, CS, Institut für Physikalische Chemie
Fritz-Haber-Weg 2
76131 Karlsruhe
Geb.: 30.44, Zi.: 501


Verfügbarkeit

Zugriff
02. Sep 2021, 07:50 - 05. Mär 2022, 07:45
Aufnahmeverfahren
Sie können diesem Kurs direkt beitreten.
Zeitraum für Beitritte
Bis: 01. Dez 2020, 00:05
Spätester Kursaustritt
31. Mär 2021
Veranstaltungszeitraum
02. Nov 2020 - 08. Mär 2021

Für Kursadministratoren freigegebene Daten

Daten des Persönlichen Profils
Benutzername
Vorname
Nachname
E-Mail
Matrikelnummer

Zusätzliche Informationen

Objekt-ID
1719848
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Erstellt am
07. Sep 2020, 09:19