Reaktionen in Und an Festen Stoffen

ISBN-13: 9783642880438 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 968 str.

Carl Seyferth; Karl Hauffe

Spis treści

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.- 3.8 Über 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.- 3.20 ÜALL-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 Auswertung der 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 Lineare Abhängigkeit 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 Zundersysteme mit 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 die Bildung 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.