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Physikalische Chemie der Grenzflächen

   — In dieser Vorlesung werden Phänomene vorgestellt, die in Grenzbereichen fest/gasförmig, fest/flüssig, flüssig/flüssig und fest/fest stattfinden. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften dieser Grenzflächen werden mittels der relevanten elementaren molekularen Prozesse erklärt. Der Schwerpunkt liegt in der Relation zwischen den elektronischen, vibronischen und thermodynamischen Eigenschaften der Grenzflächen. Die thermische Stabilität, wie auch Bildung der chemischen Bindungen in den Grenzflächen werden ausführlich behandelt.

Allgemeine Informationen

Wichtige Informationen
Wahlpflichtvorlesung der Physikalischen Chemie WS2020/2021
Wegen der Corona wird diese Veranstaltung On-Line via ZOOM stattfinden. Die Terminplanung: (1) Vorlesung: Mo., 12:00 – 13:30 Uhr, 14 Doppelstunden, und (2) Übung: Microsoft Teams, Mi. 8:30-9:30 Uhr, 14 Stunden.
Anmeldung: Aktivieren Sie Ihr ZOOM-Programm
Einladung: artur.boettcher@kit.edu lädt Sie zu einem geplanten Zoom-Meeting ein.
Thema: Vorlesung PC der Grenzflächen
Uhrzeit: Dies ist ein regelmäßig stattfindendes Meeting, Mo. 11:30 Uhr
Zoom-Meeting beitreten:
https://zoom.us/j/99285026707?pwd=OVpBME1icEYrZldRV2gyNXdtWms3QT09
Meeting-ID: 992 8502 6707
Kenncode: 7mfQ6N
Die Vorlesungen werden aufgezeichnet und in Clouds abgelegt.

Schein zur PCGF: 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.
Abschlussprüfung
Mündliche Prüfungen werden nach Vereinbarung in der Vorlesungsfreien Zeit, am Institut für Physikalische Chemie stattfinden (CS Geb. 30.44, Raum 501, von 1.03 bis 5.03.2021). Schriftliche Anmeldung via Mail erforderlich (artur.boettcher@kit.edu) .
Kursprogramm
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)

Literatur: 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, 1989); (11) H. Ibach, H. Lüth: Einführung in die Festkörperphysik (Springer, 1989); (12) H. Ibach, Physics of Surfaces and Interfaces, Sprin

Veranstaltungsdaten

Dozent(en)
PD Dr. Artur Böttcher / Jun.-Prof. Dr.-Ing. Helge S. Stein
Studiengang
Chemie, Physik, Biologie
Abschluß
Bachelor
SWS
2
Start
02. Nov 2020
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.

Zusammenfassung

   — In dieser Vorlesung werden Phänomene vorgestellt, die in Grenzbereichen fest/gasförmig, fest/flüssig, flüssig/flüssig und fest/fest stattfinden. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften dieser Grenzflächen werden mittels der relevanten elementaren molekularen Prozesse erklärt. Der Schwerpunkt liegt in der Relation zwischen den elektronischen, vibronischen und thermodynamischen Eigenschaften der Grenzflächen. Die thermische Stabilität, wie auch Bildung der chemischen Bindungen in den Grenzflächen werden ausführlich behandelt.

Allgemein

Sprache
Deutsch

Kontakt

Name
PD Dr. Artur Böttcher / Jun.-Prof. Dr.-Ing. Helge S. Stein
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
06. Sep 2020, 09:30 - 28. Feb 2021, 10:25
Aufnahmeverfahren
Sie können diesem Kurs direkt beitreten.
Zeitraum für Beitritte
Bis: 01. Dez 2020, 00:05
Minimale Teilnehmeranzahl
1
Freie Plätze
0
Spätester Kursaustritt
31. Mär 2021
Veranstaltungszeitraum
02. Nov 2020 - 28. Feb 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