Karl Hauffe

Reaktionen in und an festen Stoffen

Mitarbeit:Seyferth, Carl

• Broschiertes Buch

Produktbeschreibung

N oeh vor vierzig J ahren standen der Chemiker wie der Metallurge und Metallkundler vor unlosbaren Problemen, wenn es galt, einen Reak tionsmeehanismus zu klaren, wo die entscheidenden V organge sich in oder an einem festen Korper abspielen, wie z. B. bei Zundervorgangen an Metallen und Legierungen, bei Reduktionsvorgangen an Erzen, bei Ausscheidungs- und Aushartungsvorgangen in Metallegierungen und bei keramischen Reaktionen. Nicht nur fehlte es haufig an den notwendigen thermodynamischen Daten, sondern auch an den kinetischen GroBe- wie Diffusionskoeffizienten gittereigener Bausteine und Fremdatome bzw. -ionen. Eine brauchbare Arbeitshypothese zur Deutung dieser Festkorperreaktionen und Platzwechselvorgange in festen Stoffen war noch nicht vorhanden. Aus diesem Grunde ist es auch nicht verwunder lich, daB praktisch alle Arbeiten der damaligen Zeit, die sich mit der Reaktionsfahigkeit fester Stoffe befassen, rein empirischer Natur sind und infolgedessen auch keine GesetzmaBigkeiten iiber den Reaktions mechanismus erkennen lassen. Obwohl die Reaktionsfahigkeit fester Stoffe meistens erheblich kleiner ist als die der Fliissigkeiten und Gase, so ist sie doch haufig groBer als man vermutet. In einzelnen Systemen sogar, wie z. B. bei der Reaktion des Kupfers und Silbers mit Schwefel und Selen, ist die Reaktionsgeschwindigkeit von derselben GroBen ordnung wie die fliissiger Reaktionssysteme. Andere Reaktionen wieder um verlaufen selbst bei Temperaturen von 1000 bis 1500 °C so langsam, daB man Versuche iiber Tage und Wochen ansetzen muB, um zu meB baren Effekten zu gelangen.

Produktdetails

• Anorganische und allgemeine Chemie in Einzeldarstellungen 2
• Verlag: Springer / Springer Berlin Heidelberg / Springer, Berlin
• Artikelnr. des Verlages: 978-3-642-88043-8
• 2. Aufl.
• Seitenzahl: 984
• Erscheinungstermin: 9. April 2012
• Deutsch
• Abmessung: 235mm x 155mm x 53mm
• Gewicht: 1478g
• ISBN-13: 9783642880438
• ISBN-10: 3642880436
• Artikelnr.: 39151341

Inhaltsangabe

1 Einleitung.- 2 Fehlordnungserscheinungen in ionen- und elektronenhalbleitenden Kristallen.- 2.1 Das Auftreten von Fehlordnungserscheinungen in Kristallen als Voraussetzung für den Reaktionsablauf in festen Stoffen.- 2.2 Die Fehlordnungsmodelle nach Frenkel und Schottky.- 2.3 Fehlordnungserscheinungen in nichtstöchiometrisch zusammengesetzten binären Kristallen.- 2.4 Irreversible Kristallstörung im Sinne von Smekal.- 2.5 Die allgemeine Theorie der Fehlordnungserscheinungen nach Wagner und Schottky.- 2.6 Besprechung spezieller Fehlordnungstypen.- 2.61 Fehlordnung nach dem Zwischengitter-Leerstellen-Typus.- 2.62 Fehlordnungszustände nach dem Substitutionstypus.- 2.7 Der weitere Ausbau der Theorie der Fehlordnungserscheinungen.- 2.71 Thermodynamische Behandlung der Fehlordnung in Ionenkristallen nach Schottky.- 2.72 Modellmäßige Abschätzung der Energiegrößen in fehlgeordneten Ionenkristallen nach Jost und Mott.- 2.73 Fehlordnungserscheinungen in ternären Ionenkristallen.- 3 Fehlordnung und elektrisches Verhalten der Ionen- und Valenzkristalle.- 3.1 Elektrische Leitfähigkeit und Fehlordnung in Ionenkristallen.- 3.2 Überführungsmessungen an ionen- und elektronenleitenden Kristallen.- 3.21 Überführungsmessungen an Salzen und Oxiden mit überwiegender Ionenleitung.- 3.22 Überführungsmessungen an überwiegend elektronenleitenden Kristallen.- 3.23 Überführungsmessungen von Gasen und Metallen in Metallen.- 3.3 Fehlordnung und Leitungsvorgänge in Silberhalogeniden.- 3.4 Über die Temperatur- und Druckabhängigkeit der Ionenleitung in Silberhalogeniden und deren Mischphasen.- 3.5 Einige Bemerkungen zur Photochemie der Silberhalogenide.- 3.6 Fehlordnung und Leitungsvorgänge in Alkalihalogeniden.- 3.7 Über Farbzentrenbildung in Alkalihalogenidkristallen.- 3.8Über Farbzentren in Alkalihalogeniden mit Fremdsalzzusätzen.- 3.9 Über Fehlordnungserscheinungen an weiteren Ionenkristallen.- 3.10 Assoziation und Wechselwirkung von Störstellen in Ionenkristallen.- 3.11 Transportvorgänge und Thermokraft in Ionenkristallen im Temperatur-gefälle.- 3.111 Thermolytische Ionenwanderung und Thermokraftmessungen an halbleitenden Kristallen.- 3.112 Thermokraftmessungen an ionenleitenden heterotypen Mischphasen.- 3.12 Ionenkristalle als feste Elektrolyte in elektrochemischen Ketten.- 3.121 Bestimmung der Elektronen- bzw. Ionenleitung und Fehlordnung in überwiegend ionen- bzw. elektronenleitenden Kristallen mittels elektrochemischer Festkörperketten.- 3.122 Galvanische Festkörperketten zur Messung der freien Bildungsenthalpien von Festkörperreaktionen.- 3.123 Das Brennstoffelement mit festem Elektrolyt.- 3.13 Fehlordnungserscheinungen und Leitungsvorgänge in nichtstöchio-metrisch zusammengesetzten Ionenkristallen und solchen mit überwiegend homöopolarem Bindungscharakter.- 3.131 Halbleiter mit Metallunterschuß oder Nichtmetallüberschuß.- 3.132 Halbleiter mit Metallüberschuß oder Nichtmetallunterschuß.- 3.14 Elektronenleitende Kristalle mit Eigenfehlordnung.- 3.141 Ionenkristalle, deren Elektronenfehlordnung nicht mit Ionenfehlordnung gekoppelt ist.- 3.142 Ionenkristalle mit gekoppelter Ionen- und Elektroneneigenfehlordnung.- 3.15 Oxide und Sulfide mit amphoteren Fehlordnungseigenschaften.- 3.16 Fehlordnungserscheinungen und Leitungsvorgänge in Spinellen und Spinellmischphasen.- 3.17 Fehlordnung und Farbe.- 3.18 Thermokräfte an nichtstöchiometrisch zusammengesetzten halbleitenden Kristallen.- 3.19 Über die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit halb-leitender Kristalle und heterotyper Mischphasen.- 3.20ÜALL-Effektmessungen an elektronenleitenden Ionenkristallen.- 3.21 Experimentelle Methoden der Leitfähigkeits-, Hall-Effekt- und Thermokraftmessungen.- 4 Randschichterscheinungen an halbleitenden Kristallen und Chemisorp-tion von Gasen an Festkörpern.- 4.1 Chemisorption mit Raumladungs-Randschichten.- 4.2 Zur Kinetik der Chemisorption.- 4.3 Zusätzliche Modellbetrachtungen zum Mechanismus der Chemisorption mit Raumladungserscheinungen.- 4.4 Photoadsorption.- 4.5 Gasdruckabhängigkeit der Leitfähigkeit von Halbleitern mit Rand-schichtbildung.- 4.6 Experimentelle Ergebnisse der Chemisorption.- 4.7 Randschichterscheinungen bei vollständigem Gleichgewicht an der Phasengrenze Halbleiter/Gas.- 4.8 Die Bedeutung der Fehlordnungs- und Randschichterscheinungen in nichtmetallischen Katalysatoren für die heterogene Katalyse.- 4.81 Über die Mitwirkung elektronischer Reaktionen während der Katalyse.- 4.82 Einige experimentelle Ergebnisse.- 4.83 Über den Mechanismus des Reaktionsablaufs an belichteten Photo-halbleitern.- 5 DiffusionsYorgänge in festen Stoffen.- 5.1 Phänomenologische Theorie.- 5.11 Voraussetzungen der phänomenologischen Theorie und Aufstellung von Differentialgleichungen der Diffusion (Ficksche Gesetze).- 5.12 Lösungen für eindimensionale Diffusionsvorgänge.- 5.121 Der Diffusionskoeffizient ist konstant.- 5.121.1 Beiderseits unbegrenzte Diffusionssysteme.- 5.121.2 Einseitig begrenzte Diffusionssysteme.- 5.121.21 Undurchlässige Begrenzung.- 5.121.22 Feste Konzentration an der Begrenzung.- 5.121.3 Zweiseitig begrenzte Diffusionssysteme.- 5.121.31 Zwei undurchlässige Begrenzungen.- 5.121.32 Eine undurchlässige Begrenzung, eine Begrenzung mit fester Konzentration.- 5.121.33 Beide Begrenzungen mit festen Konzentrationen.- 5.121.4 Numerische Auswertungder unendlichen Reihen. Fehlerabschätzungen. Kenngrößen für quasi-unend-liche Systeme. Eindringtiefen.- 5.122 Systeme mit mehreren Phasen.- 5.122.1 Systeme ohne Phasenumwandlungen.- 5.122.2 Systeme mit Phasenumwandlungen.- 5.122.21 Beiderseits unbegrenztes System mit zwei Phasen.- 5.122.22 Zweiphasiges einseitig begrenztes System mit fester Konzentration an der Begrenzungsebene.- 5.122.23 Beiderseits unbegrenztes System mit drei Phasen.- 5.123 Der Diffusionskoeffizient ist konzentrationsabhängig.- 5.123.1 Sprunghafte Änderung des Diffusionskoeffizienten.- 5.123.2 Tabelliertes Verfahren für exponentiell von der Konzentration abhängigen Diffusionskoeffizienten (nach Wagner).- 5.123.21 Beiderseits unbegrenztes System.- 5.123.22 Einseitig begrenztes System mit fester Konzentration an der Begrenzung.- 5.123.3 Tabelliertes Verfahren für linear von der Konzentration abhängigen Diffusionskoeffizienten (Stokes).- 5.123.4 Iteratives Lösungsverfahren.- 5.13 Lösungen für einige mehrdimensionale Diffusionsvorgänge mit konstanten Diffusionskoeffizienten.- 5.131 Diffusion aus einem Trägerstrom.- 5.132 Zylindersymmetrische Systeme.- 5.133 Kugelsymmetrische Systeme.- 5.14 Bestimmung von Diffusionskoeffizienten.- 5.141 Konstante Diffusionskoeffizienten.- 5.141.1 Auswertung von Konzentrationsmessungen.- 5.141.2 Auswertung von Messungen des Gehaltes an diffundierendem Stoff.- 5.141.3 Auswertung von Versuchen mit aufgedampften radioaktiven Isotopen.- 5.142 Mehrphasensysteme.- 5.142.1 Systeme ohne Phasenumwandlungen.- 5.142.2 Systeme mit Phasenumwandlungen.- 5.143 Konzentrationsabhängige Diffusionskoeffizienten.- 5.143.1 Sprunghafte Änderung des Diffusionskoeffizienten.- 5.143.2 Exponentielle Abhängigkeit des Diffusionskoeffizienten von der Konzentration.- 5.143.3 LineareAbhängigkeit des Diffusionskoeffizienten von der Konzentration.- 5.143.4 Beliebige Abhängigkeit des Diffusionskoeffizienten von der Konzentration.- 5.2 Zur atomistischen Theorie der Diffusion.- 5.21 Diffusionserscheinungen in festen Stoffen mit nichtidealem Verhalten.- 5.22 Diffusionsmechanismus über Fehlstellen.- 5.23 Diffusionsmechanismus mit Platzwechsel von zwei Atomsorten.- 5.24 Die Bedeutung des Kirkendall-Effektes.- 5.25 Über den Leerstellen-Diffusionsmechanismus.- 5.26 Über den Zwischengitterplatz-Diffusionsmechanismus unter Anwendung der Transition-state-Methode von Wigner und Eyring.- 5.27 Temperaturgradient der Diffusion und Diffusionsmechanismus.- 5.28 Zur Theorie der Transportvorgänge in Ionenkristallen.- 5.3 Arbeitsmethoden und Auswertungsverfahren der Diffusion in Metallen und Ionenkristallen.- 5.31 Allgemeine chemische und physikalische Methoden zur Bestimmung von Diffusionskoeffizienten.- 5.32 Die Verwendung radioaktiver Indikatoren für Diffusionsmessungen.- 5.4 Versuchsergebnisse über die Volumendiffusion.- 5.41 Fremddiffusion von Metallen in Metallen und Legierungen.- 5.42 Fremddiffusion von Ionen in Ionen- und Valenzkristallen.- 5.43 Selbstdiffusion in Metallen und Ionenkristallen.- 5.5 Korngrenzen- und Oberflächendiffusion.- 5.6 Zusammenfassung und Ausblick.- 6 Oxydationsvorgänge an Metallen und Metallegierungen.- 6.1 Einleitung und Problemstellung.- 6.2 Metalloxydation in Gasen bei Quasi-Neutralität und lokalem Störstellen-Gleichgewicht; Theorie nach Wagner.- 6.21 Diffusions- und Zunderkoeffizienten.- 6.22 Konzentrationsverlauf der Störstellen in der Zunderschicht.- 6.3 Formeln für die Auswertung von Zunderversuchen ohne Berücksichtigung der Phasengrenzreaktion.- 6.4 Zundersysteme mit ionenleitenden Deckschichten.- 6.5 Zundersystememit elektronenleitender Deckschicht.- 6.51 Zundersysteme mit elektronendefektleitender Deckschicht.- 6.511 Über die Oxydationsgeschwindigkeit von Kupfer bei verschiedenen Sauerstoffdrucken und Temperaturen.- 6.512 Über die Oxydationsgeschwindigkeit von Nickel und Nickellegierungen bei verschiedenen Sauerstoffdrucken und Temperaturen.- 6.513 Über die Zundergeschwindigkeit von weiteren Metallen und Legierungen mit elektronendefektleitenden Deckschichten.- 6.52 Zundersysteme mit elektronenüberschußleitenden Deckschichten.- 6.521 Über die Oxydationsgeschwindigkeit von Zink und Zinklegierungen.- 6.522 Über die Oxydationsgeschwindigkeit von Titan.- 6.523 Weitere Zundersysteme mit wahrscheinlich elektronenüberschußleitenden Deckschichten.- 6.53 Zundervorgänge an Metallen mit Schwefel, Selen und Tellur.- 6.6 Über die Mitwirkung von Phasengrenzreaktionen bei der Metalloxydation.- 6.7 Über die Bildung mehrerer Oxidphasen und die Verzunderung von Eisen.- 6.8 Beeinflussung der Oxydationsgeschwindigkeit von Metallegierungen durch Diffusionsprozesse in Legierungs- und Oxidphase.- 6.9 Ausbildung einer zerklüfteten Phasengrenze Legierung/Zunder.- 6.10 Passivität und Inhibition in der Hochtemperatur-Oxydation.- 6.11 Über den Mechanismus der inneren Oxydation von Metallegierungen.- 6.12 Kinetik der Oxydation von Metallen unter Berücksichtigung des Auftretens elektrischer Felder in Anlaufschichten.- 6.121 Randschichten an Phasengrenzen.- 6.122 Transportvorgänge in Randschichten.- 6.123 Bildung dünner Anlaufschichten.- 6.124 Bildung sehr dünner Oxidschichten.- 7 Der Mechanismus der Bildung von Ionenverbindungen höherer Ordnung der Reaktion im festen Zustand.- 7.1 Besprechung der allgemeinen Gesichtspunkte und Voraussetzungen für den Reaktionsablauf.- 7.2 Über dieBildung von Doppelsalzen.- 7.3 Über den Mechanismus der Spinellbildung.- 7.4 Über den Bildungsmechanismus anderer Doppeloxide.- 7.41 Über die Reaktion von BaO2 mit anderen Metalloxiden.- 7.42 Weitere additive Oxidreaktionen.- 7.5 Über den Umsetzungsmechanismus zwischen Oxiden und Salzen.- 7.51 Reaktionskinetische Untersuchungen am System MgO/Mg2P2O7.- 7.52 Einige einfache Silicatreaktionen.- 7.6 Doppelte Umsetzungen durch Reaktion im festen Zustand.- 7.61 Doppelte Umsetzungen zwischen Sulfiden bzw. Seleniden mit Halogeniden.- 7.62 Doppelte Umsetzungen mit Diffusionsvorgängen in hintereinander- und nebeneinanderliegenden Schichten der Reaktionsprodukte nach JOST und Wagner.- 7.63 Doppelte Umsetzungen der Erdalkalioxide mit einigen Salzen der Sauerstoffsäuren in Pulvergemischen.- 7.7 Über den Mechanismus von Pulverreaktionen.- 7.8 Reaktion mit Gasabgabe und Gasaufnahme.- 7.9 Zur Thermodynamik und Kinetik der Zersetzung einfacher Kristallverbindungen.- 7.91 Zum Gleichgewicht Festkörper/Gasphase. Die Knudsen-Zelle.- 7.92 Zur Kinetik der Zersetzung einfacher Metallverbindungen.- 8 Über Beduktions- und Röstprozesse.- 8.1 Zum Mechanismus der Reduktion von Sulfiden und Oxiden.- 8.11 Reduktion mit geschwindigkeitsbestimmender Reaktion an der Phasengrenze.- 8.12 Reduktion mit geschwindigkeitsbestimmender Diffusion im Oxid bzw. Sulfid.- 8.2 Über den Mechanismus der Reduktion von Kupfer(I)-oxid.- 8.3 Über den Mechanismus der Reduktion von Nickeloxid.- 8.4 Über den Mechanismus der Reduktion von Eisenoxiden.- 8.5 Über den Reduktionsmechanismus weiterer Reaktionssysteme.- 8.6 Über den Mechanismus der Röstung von Sulfiden.- 9 Schlußbetrachtungen und Ausschau.- Namenverzeichnis.