Warum leitet Mg Strom ?
sh...@tmb.in-berlin.de
Dienstag, der 04.06.96
Hallo allerseits !
Warum leitet Magnesium eigentlich elektrischen Strom ? Soweit ich weiss
ist es ja weder ein Uebergangselement noch besitzt es eine unvollstaendig
besetzte letzte Schale, was ja die beiden Vorrausetzungen fuer Leiter
waeren.
Magnesium ist da wohl die einzige Ausnahme, auf alle anderen leitenden
Stoffe trifft eine der beiden Vorrausetzungen zu.
Auf Antworten freut sich
shac
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Andre Fielicke
sh...@tmb.in-berlin.de wrote:
> Warum leitet Magnesium eigentlich elektrischen Strom ? Soweit ich weiss
> ist es ja weder ein Uebergangselement noch besitzt es eine unvollstaendig
> besetzte letzte Schale, was ja die beiden Vorrausetzungen fuer Leiter
> waeren.
> Magnesium ist da wohl die einzige Ausnahme, auf alle anderen leitenden
> Stoffe trifft eine der beiden Vorrausetzungen zu.
Zur Beschreibung von Leitungsvorgaengen ist es guenstig von dem sehr
einfachen Modell der Schalenstruktur zum Baendermodell ueberzugehen. Das
unvollständig besetzte Valenzband, was in Metallen fuer die
Leitfaehigkeit verantwortlich ist, entsteht bei den Erdalkalimetallen
durch Ueberlappung der s und p Baender (Mg 3s und 3p). Elektronen in
einfach besetzten Zustaenden nahe der fermi-energie sind für die
metallische Leitfaehigkeit verantwortlich.
Fermi-Energie: Bei 0 Kelvin sind die Energieniveaus bis zur FE
vollstaendig besetzt, bei Temperaturen darueber ueberwinden einzelne
Elektronen die Fermibarriere und es entstehen zwei ungepaarte
Elektronen, welche zur Stromleitung fuehren. (Stark vereinfacht)
sh...@tmb.in-berlin.de
Donnerstag, der 06.06.96
Hallo Leute !
Hallo Andre !
Hier ein Zitat von an...@rad01.chemie.hu-berlin.de vom 05.06.96
zum Betreff "Re: Warum leitet Mg Strom ?" :
s> > Warum leitet Magnesium eigentlich elektrischen Strom ? Soweit ich weiss
s> > ist es ja weder ein Uebergangselement noch besitzt es eine
s> > unvollstaendig besetzte letzte Schale, was ja die beiden Vorrausetzungen
s> > fuer Leiter waeren.
s> > Magnesium ist da wohl die einzige Ausnahme, auf alle anderen leitenden
s> > Stoffe trifft eine der beiden Vorrausetzungen zu.
AF> Zur Beschreibung von Leitungsvorgaengen ist es guenstig von dem sehr
AF> einfachen Modell der Schalenstruktur zum Baendermodell ueberzugehen. Das
AF> unvollstaendig besetzte Valenzband, was in Metallen fuer die
AF> Leitfaehigkeit verantwortlich ist, entsteht bei den Erdalkalimetallen
AF> durch Ueberlappung der s und p Baender (Mg 3s und 3p). Elektronen in
Heisst das, hier ueberlappen sich nicht Leitungs- und Valenzband wie bei
den Uebergangselementen (alle Nebengruppenelemente ?) sondern das s und p
Band ?
Apropo Erdalkalien: Beryllium gehoert doch auch dazu, ist das ein Leiter ?
AF> einfach besetzten Zustaenden nahe der fermi-energie sind fuer die
AF> metallische Leitfaehigkeit verantwortlich.
AF> Fermi-Energie: Bei 0 Kelvin sind die Energieniveaus bis zur FE
AF> vollstaendig besetzt, bei Temperaturen darueber ueberwinden einzelne
AF> Elektronen die Fermibarriere und es entstehen zwei ungepaarte
AF> Elektronen, welche zur Stromleitung fuehren. (Stark vereinfacht)
Aber waere das dann nicht ein Halbleiter ? Oder sind bei 0 K alle Stoffe
Isolatoren ?
Mfg
Andre Fielicke
sh...@tmb.in-berlin.de wrote:
>
>
> Hier ein Zitat von an...@rad01.chemie.hu-berlin.de vom 05.06.96
> zum Betreff "Re: Warum leitet Mg Strom ?" :
Da ich persoelich angesprochen wurde nachfolgende Antworten
> s> > Warum leitet Magnesium eigentlich elektrischen Strom ? Soweit ich weiss
> s> > ist es ja weder ein Uebergangselement noch besitzt es eine
> s> > unvollstaendig besetzte letzte Schale, was ja die beiden Vorrausetzungen
> s> > fuer Leiter waeren.
> AF> Zur Beschreibung von Leitungsvorgaengen ist es guenstig von dem sehr
> AF> einfachen Modell der Schalenstruktur zum Baendermodell ueberzugehen. Das
> AF> unvollstaendig besetzte Valenzband, was in Metallen fuer die
> AF> Leitfaehigkeit verantwortlich ist, entsteht bei den Erdalkalimetallen
> AF> durch Ueberlappung der s und p Baender (Mg 3s und 3p). Elektronen in
>
> Heisst das, hier ueberlappen sich nicht Leitungs- und Valenzband wie bei
> den Uebergangselementen (alle Nebengruppenelemente ?) sondern das s und p
> Band ?
genau. Ein Leitungsband beim Isolators ist normalerweise leer und durch eine
Bandlücke vom vollstandign besetzten Valenzband getrennt (Diamant 6 eV). Ist die
Energiedifferenz kleiner (Si 1.1 eV) oder liegen zusaetzliche Zustaende durch
Dotierung zwischen beiden Baendern, so koennen Elektronen aus dem unteren
Valenzband in einen leitenden Zustand angehoben werden. Die Zahl der leitenden
Elektronen N ergibt sich entsprechend einer Boltzmann-Verteilung
N = Const. exp(-E/kT),
wobei E die Energiedifferenz ist und T die Temperatur. Bei kleinem E ist N und
damit die Leitfaehigkeit grosz u. U. Diese Gleichung erklaert auch das
Temperaturverhalten der Leitfaehigkeit (reziproker Widerstand) beim Halbleiter.
Mit zunehmender Temperatur nimmt die leitfaehigkeit zu.
> Apropo Erdalkalien: Beryllium gehoert doch auch dazu, ist das ein Leiter ?
Ja. Beryllium ist ein Metall wie die anderen ErdalkaliMETALLE. der spez.
Widerstand ist so grosz wie beim Magnesium, 4.5 *10-6 Ohm*cm. In seinen
chemischen Eigenschaften aehnenlt es dem Aluminium (Schraegbeziehung, wie Li und
Mg, B und Si).
> AF> einfach besetzten Zustaenden nahe der fermi-energie sind fuer die
> AF> metallische Leitfaehigkeit verantwortlich.
> AF> Fermi-Energie: Bei 0 Kelvin sind die Energieniveaus bis zur FE
> AF> vollstaendig besetzt, bei Temperaturen darueber ueberwinden einzelne
> AF> Elektronen die Fermibarriere und es entstehen zwei ungepaarte
> AF> Elektronen, welche zur Stromleitung fuehren. (Stark vereinfacht)
>
> Aber waere das dann nicht ein Halbleiter ? Oder sind bei 0 K alle Stoffe
> Isolatoren ?
Ich schrieb ja, das ist eine Vereinfachung. Bei Niedrigen Temperaturen kommen
Quanteneffekte dazu. Z.B. bei einigen Metallen Supraleitung. Da diese aber durch
gepaarte Elektronen hervorgerufen gelten andere Gesetze.
Andre
Christof Konstantinopoulos
sh...@tmb.in-berlin.de meinte am 06.06.96
zum Thema "Re: Warum leitet Mg Strom ?":
> Aber waere das dann nicht ein Halbleiter ? Oder sind bei 0 K alle
> Stoffe Isolatoren ?
Wir haben erst kuerzlich gelernt, dass es im Grunde (laut unserem Prof.)
nur eine sinvolle Unterteilung von Leiter zu Nichtleiter gibt.
(!_Werkstoffkunde_!)
- Nichtleiter sind diejenigen Elemente, die bei 0K keine freien Elektronen
besitzen. -> keine Stromleitung
- Leiter sind diejenigen Elemente, die auch bei 0K freie Elektronen
besitzen.
Alles was bei hoereren Temperaturen geschieht, bleibt bei dieser
Definition unbeachtet. Ganz gluecklich bin ich mit dieser Definition
nicht, aber noch habe ich keine bessere. (Bin aber offen fuer alles neue.)
Viele Gruesse
Christof
--
Der Tolle Spruch am Ende hat Urlaub. Ich vertrete ihn hiermit.
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
> Christof Konstantinopoulos, 2. Sem. Technische Physik, FH-Brandenburg <
E-Mail : konstant @ fh-brandenburg.de
S-Mail : Warschauer Str. 24, 14772 Brandenburg a.d. Havel
Telefon : 03381 - 712745 (nur Werktags, 18-21 Uhr)
Martin Wodrich
sh...@tmb.in-berlin.de schrieb am 06.06.96
st>>> Warum leitet Magnesium eigentlich elektrischen Strom ? Soweit ich weiss
st>>> ist es ja weder ein Uebergangselement noch besitzt es eine
st>>> unvollstaendig besetzte letzte Schale, was ja die beiden Vorrausetzungen
st>>> fuer Leiter waeren.
st>>> Magnesium ist da wohl die einzige Ausnahme, auf alle anderen leitenden
st>>> Stoffe trifft eine der beiden Vorrausetzungen zu.
st>> Zur Beschreibung von Leitungsvorgaengen ist es guenstig von dem sehr
st>> einfachen Modell der Schalenstruktur zum Baendermodell ueberzugehen. Das
st>> unvollstaendig besetzte Valenzband, was in Metallen fuer die
st>> Leitfaehigkeit verantwortlich ist, entsteht bei den Erdalkalimetallen
st>> durch Ueberlappung der s und p Baender (Mg 3s und 3p). Elektronen in
st> Heisst das, hier ueberlappen sich nicht Leitungs- und Valenzband wie bei
st> den Uebergangselementen (alle Nebengruppenelemente ?) sondern das s und p
st> Band ?
st> Apropo Erdalkalien: Beryllium gehoert doch auch dazu, ist das ein Leiter ?
Ja, da alle Metalle Leiter sind , muß Beryllium das auch sein.
Wie gut das ist allerdings unterschiedlich. ;-)
st>> einfach besetzten Zustaenden nahe der fermi-energie sind fuer die
st>> metallische Leitfaehigkeit verantwortlich.
st>> Fermi-Energie: Bei 0 Kelvin sind die Energieniveaus bis zur FE
st>> vollstaendig besetzt, bei Temperaturen darueber ueberwinden einzelne
st>> Elektronen die Fermibarriere und es entstehen zwei ungepaarte
st>> Elektronen, welche zur Stromleitung fuehren. (Stark vereinfacht)
st> Aber waere das dann nicht ein Halbleiter ? Oder sind bei 0 K alle Stoffe
st> Isolatoren ?
Falsch , alle Metalle haben _Kaltleiterverhalten_ . Also bei 0 K fast 0Ohm
oder sogar 0 Ohm (Supraleiter!!!) ;-)
Halbleiter haben dagegen Heißleiterverhalten. => Isolator bei 0K !!
Tschau, +-------------------------------------+------------------+
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Michael Dahms
Martin Wodrich wrote:
> Falsch , alle Metalle haben _Kaltleiterverhalten_ . Also bei 0 K fast 0Ohm
> oder sogar 0 Ohm (Supraleiter!!!) ;-)
Bloß nicht Normalleitung und Supraleitung in einen Topf werfen! Einige
Metalle (z.B. Cu) erniedrigen ihren spezifischen Widerstand bei
Annäherung an 0 K asymptotisch an einen Wert, der durch die Gitterfehler
kontrolliert wird. Andere (z.B. Pb) haben trotz Gitterfehlern eine
Sprungtemperatur, unterhalb derer der spezifische Widerstand exakt Null
ist.
Michael Dahms
sh...@tmb.in-berlin.de
Samstag, der 15.06.96
Hallo Leute !
Hallo MARTIN !
st>>> Bei 0 Kelvin sind die Energieniveaus bis zur FE
st>>> vollstaendig besetzt, bei Temperaturen darueber ueberwinden einzelne
st>>> Elektronen die Fermibarriere und es entstehen zwei ungepaarte
st>>> Elektronen, welche zur Stromleitung fuehren. (Stark vereinfacht)
st>> Aber waere das dann nicht ein Halbleiter ? Oder sind bei 0 K alle Stoffe
st>> Isolatoren ?
MW> Falsch , alle Metalle haben _Kaltleiterverhalten_ . Also bei 0 K fast 0Ohm
MW> oder sogar 0 Ohm (Supraleiter!!!) ;-)
MW> Halbleiter haben dagegen Heissleiterverhalten. => Isolator bei 0K !!
Dazu gleich noch eine andere, vielleicht etwas "dumme" Frage:
Wenn ein Stoff keine Energie mehr hat, wie koennen dann Elektronen hoehere
Energieniveaus erreich und sich bewegen ?
Die Temperatur eines Stoffes ist doch ein Mass fuer dessen innere Energie.
Die Teilchen bewegen sich bei 0 Kelvin nicht mehr, ich denke dann immer so
an einen "eingefrorenen" Zustand. Das bezieht sich dann wohl nur auf die
Atome, aber wenn sich Elektronen bewegen, haben sie doch auch eine Energie
verschieden von Null. Oder zaehlt das nicht als innere Energie ?
Und was ist, wenn Elektronen, die ja nun sehr zahlreich und wegen der
fehlenden Gitterschwingungen wohl auch mit recht grosser mittlerer
Flugzeit unterwegs sind, mit Atomenkernen wechselwirken ? Geben sie denn
da nicht einen Teil ihrer Energie (wenn vielleicht auch winzigen) an die
Atome ab ? Oder sind das dann einfach andere Energien ?
MfG
sh...@tmb.in-berlin.de
Samstag, der 15.06.96
Hallo Leute !
Hallo michael.dahms !
Hier ein Zitat von michae...@gkss.de vom 15.06.96
zum Betreff "Re: Warum leitet Mg Strom ?" :
MD> Bloss nicht Normalleitung und Supraleitung in einen Topf werfen! Einige
MD> Metalle (z.B. Cu) erniedrigen ihren spezifischen Widerstand bei
MD> Annaeherung an 0 K asymptotisch an einen Wert, der durch die Gitterfehler
MD> kontrolliert wird. Andere (z.B. Pb) haben trotz Gitterfehlern eine
MD> Sprungtemperatur, unterhalb derer der spezifische Widerstand exakt Null
MD> ist.
*Exakt* Null oder nur unmessbar klein ? Ich frage nur, weil mir gesagt
wurde, dass bei Supraleitung der Widerstand nicht exakt Null wird, sondern
nur unmessbar klein.
Martin Wodrich
KONS...@fh-brandenburg.de (Christof Konstantinopoulos) schrieb am 10.06.96
CK> - Nichtleiter sind diejenigen Elemente, die bei 0K keine freien Elektronen
CK> besitzen. -> keine Stromleitung
CK>
CK> - Leiter sind diejenigen Elemente, die auch bei 0K freie Elektronen
CK> besitzen.
CK>
CK> Alles was bei hoereren Temperaturen geschieht, bleibt bei dieser
CK> Definition unbeachtet. Ganz gluecklich bin ich mit dieser Definition
CK> nicht, aber noch habe ich keine bessere. (Bin aber offen fuer alles neue.)
Ich auch nicht da sie die Halbleiter nicht berügsichtigt.
Sie wären dann ja Isolatoren.!!!! ;-)))
Tschau, +-------------------------------------+------------------+
->MARTIN<- | Email: *MAR...@ganymede.domino.de* | Beam me up, |
| *MART...@angelone.domino.de* | Scotty ;-))) |
+-------- *wod...@knipp.de* -----------+------------------+
Dirk Husfeld
On 15 Jun 96 00:00:00 GMT, someone wrote:
:
: Dazu gleich noch eine andere, vielleicht etwas "dumme" Frage:
:
: Wenn ein Stoff keine Energie mehr hat, wie koennen dann Elektronen hoehere
: Energieniveaus erreich und sich bewegen ?
: Die Temperatur eines Stoffes ist doch ein Mass fuer dessen innere Energie.
: Die Teilchen bewegen sich bei 0 Kelvin nicht mehr, ich denke dann immer so
: an einen "eingefrorenen" Zustand. Das bezieht sich dann wohl nur auf die
: Atome, aber wenn sich Elektronen bewegen, haben sie doch auch eine Energie
: verschieden von Null. Oder zaehlt das nicht als innere Energie ?
: Und was ist, wenn Elektronen, die ja nun sehr zahlreich und wegen der
: fehlenden Gitterschwingungen wohl auch mit recht grosser mittlerer
: Flugzeit unterwegs sind, mit Atomenkernen wechselwirken ? Geben sie denn
: da nicht einen Teil ihrer Energie (wenn vielleicht auch winzigen) an die
: Atome ab ? Oder sind das dann einfach andere Energien ?
Temperatur "Null" bedeutet, dass der energetisch niedrigste Zustand
erreicht wurde. Da der Nullpunkt der Energieskala beliebig gelegt
werden kann, kann man dieses Energieniveau auch mit dem Wert 0
versehen. Das heisst nicht, dass sich die Elektronen nicht bewegen
koennen. Sie koennen ihre Bewegungsenergie nur eben nicht mehr
loswerden, in der Regel, weil Zustaende mit noch niedrigerer
Energie bereits besetzt sind und kein weiteres Elektron mehr
aufnehmen koennen (Pauli-Prinzip).
-- Dirk
----------------------------------------------------------------------------
Dirk Husfeld
Uni.-Sternwarte Muenchen Internet: hus...@usm.uni-muenchen.de
Scheinerstr. 1 Voice: +49-89-92209440
81679 Muenchen, Germany FAX: +49-89-92209427
-----------------------------------------------------------------------------
Christof Konstantinopoulos
Emil Obermayr meinte am 15.06.96
zum Thema "Leitfaehigkeit (war: Warum leitet Mg Strom ?)":
> Christof Konstantinopoulos (KONS...@FH-BRANDENBURG.de) wrote:
>
> : - Nichtleiter sind diejenigen Elemente, die bei 0K keine freien
> Elektronen : besitzen. -> keine Stromleitung
>
> : - Leiter sind diejenigen Elemente, die auch bei 0K freie
> Elektronen : besitzen.
>
> Bist Du sicher, dass es nicht Metalle und Nichtmetalle heissen
> sollte, dann dann waere die Definition wirklich korrekt. Fuer
> Leiter und Nichtleiter ist sie wahrlich etwas duerftig... Am
> guenstigsten waere es wohl, Leitfaehigkeit als eine Funktion zu
> verstehen und nicht als binaere Eigenschaft im Sinne von "ist
> Leiter / ist Nichtleiter". Bye,
Im Grunde gebe ich Dir recht. Und man muss die Formulierung genau
beachten, denn eigentlich steht dort genau das, was Du angemerkt hast.
(Mit solchen Definitionen hat unser Prof. uns schon mehrmals in die Irre
gefuehrt.)
Es ist von _Elementen_ die Rede. Und bei 0K leiten demnach nur die
Metalle, da nur sie die noetigen freien Elektronen besitzen.
Das es auch andere Materialien gibt, die bei 0K den Strom leiten, stoert
die Definition nicht, da diese Materialien ja keine reinen Elemente im
chemischen Sinn sind. (Im Prinzip die Erklaerung unseres Profs.)
Aus der Erklaerung unseres Profs. ergibt sich also :
Leiter = Metall, Nichtleiter = alle anderen Elemente (bei 0K !!!)
Im Grunde meint diese Definition also Metalle und Nichtmetalle. Es ist nur
nicht so offensichtlich.
( mit solchen Hintertuerdefinitionen kaempfen wir seit zwei Semestern...)
Florian Hars
Décade I, Quintidi de Messidor de l'Année 204 de la Révolution
KONS...@FH-BRANDENBURG.de (Christof Konstantinopoulos) writes:
] Im Grunde gebe ich Dir recht. Und man muss die Formulierung genau
] beachten, denn eigentlich steht dort genau das, was Du angemerkt hast.
] (Mit solchen Definitionen hat unser Prof. uns schon mehrmals in die Irre
] gefuehrt.)
]
] Es ist von _Elementen_ die Rede.
Leiter/Nichtleiter bezieht sich aber nicht auf Elemente, sondern auf
Stoffe.
] Aus der Erklaerung unseres Profs. ergibt sich also :
] Leiter = Metall, Nichtleiter = alle anderen Elemente (bei 0K !!!)
]
Da hat Euer Prof wohl erhebliche Probleme mit dem Verständnis der
realen Welt. Flüssiges Salzwasser ist immer ein Leiter.
] ( mit solchen Hintertuerdefinitionen kaempfen wir seit zwei Semestern...)
]
Und ein schlechter Didaktiker ist er auch.
Tschüs, Florian.
--
ha...@math.uni-hamburg.de
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``Der Wäschetrockner flirtet mit dem Video und sendet Strahlen aus
-- ein elektronischer Zoo.'' Spliff, ``Computer sind doof''