Chemische Transportreaktionen (eBook)

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Michael Binnewies, Leibniz Universität Hannover; Robert Glaum, Universität Bonn; Marcus Schmidt, Max-Planck Institut für Chemische Physik fester Stoffe, Dresden; Peer Schmidt, Hochschule Lausitz, Deutschland.

Vorwort 8
Hinweise für den Leser 10
Inhalt 12
1 Chemische Transportreaktionen - eine Einführung 16
1.1 Historische Entwicklung und Prinzipien 16
1.2 Experimentelle Durchführung 18
1.3 Thermodynamische Betrachtungen 19
1.4 Quellen- und Senkenbodenkörper 25
1.5 Transportmittel 26
1.6 Methoden der Gasphasenabscheidung im Überblick 30
Literaturangaben 33
2 Chemischer Transport - Modelle 34
2.1 Thermodynamische Grundlagen zum Verständnis Chemischer Transportreaktionen 36
2.2 Phasenverhältnisse im einfachen Fall 37
2.3 Komplexe, kongruente Transporte 48
2.4 Inkongruente Auflösung und quasistationäres Transportverhalten 53
2.4.1 Phasenverhältnisse bei inkongruenter Auflösung des Bodenkörpers 53
2.4.2 Das erweiterte Transportmodell 56
2.5 Nichtstationäres Transportverhalten 76
2.5.1 Chemische Gründe für das Auftreten mehrphasiger Bodenkörper in Transportexperimenten 76
2.5.2 Zeitlicher Verlauf des Chemischen Transports mehrphasiger Bodenkörper 85
2.5.3 Kooperatives Transportmodell 92
2.6 Diffusion, stöchiometrischer Fluss und Transportrate 95
2.6.1 Stationäre Diffusion 95
2.6.2 Eindimensionale stationäre Diffusion als geschwindigkeitsbestimmender Schritt 95
2.6.3 Verwendung von - zur Berechnung der Transportrate in komplexen, geschlossenen Transportsystemen. 98
2.6.4 Löslichkeit undWanderungsgeschwindigkeit in offenen, strömenden Systemen 100
2.6.5 Exemplarische Berechnung der Transportrate für das System Nickel.Kohlenstoffmonoxid 101
2.7 Diffusionskoeffizienten 105
2.7.1 D0 in binären Systemen 105
2.7.2 D0 in komplexen Systemen 108
2.8 Gasbewegung in Ampullen 110
2.8.1 Allgemeine Bemerkungen 110
2.8.2 Experimente zur Gasbewegung, Diffusion und Konvektion in geschlossenen Ampullen 113
2.8.3 Experimente zur thermischen Konvektion 117
2.9 Kinetische Aspekte bei Chemischen Transportreaktionen 122
2.9.1 Reaktionsverhalten auf atomarer Ebene 122
2.9.2 Kinetische Einflüsse auf Transportexperimente 123
2.9.3 Einige Beobachtungen zu katalytischen Effekten 125
2.9.4 Indirekter Transport 126
Literaturangaben 126
3 Chemischer Transport von Elementen 132
3.1 Transport mit Halogenen 133
3.2 Synproportionierungsgleichgewichte 137
3.3 Umkehr der Transportrichtung 139
3.4 Transport über Gaskomplexe 142
3.5 Transport unter Zusatz von Halogenwasserstoffen und Wasser 143
3.6 Sauerstoff als Transportmittel 144
3.7 Technische Anwendungen 145
Literaturangaben 153
4 Chemischer Transport von Metallhalogeniden 158
4.1 Bildung höherer Halogenide 159
4.2 Synproportionierungsgleichgewichte 160
4.3 Bildung von Gaskomplexen 161
4.4 Umhalogenierungsreaktionen 164
4.5 Bildung von Interhalogenverbindungen 164
Literaturangaben 170
5 Chemischer Transport von binären und polynären Oxiden 174
5.1 Transportmittel 179
5.2 Bodenkörper 187
5.2.1 Gruppe 1 187
5.2.2 Gruppe 2 188
5.2.3 Gruppe 3, Lanthanoide und Actinoide 190
5.2.4 Gruppe 4 206
5.2.5 Gruppe 5 213
5.2.6 Gruppe 6 224
5.2.7 Gruppe 7 229
5.2.8 Gruppe 8 235
5.2.9 Gruppe 9 239
5.2.10 Gruppe 10 241
5.2.11 Gruppe 11 246
5.2.12 Gruppe 12 249
5.2.13 Gruppe 13 251
5.2.14 Gruppe 14 256
5.2.15 Gruppe 15 264
5.2.16 Gruppe 16 267
5.2.17 Transport von Oxiden im Überblick 269
Literaturangaben 300
6 Chemischer Transport von Oxidoverbindungen mit komplexen Anionen 316
6.1 Transport von Sulfaten 317
6.2 Transport von Phosphaten, Arsenaten, Antimonaten und Vanadaten 321
6.2.1 Chlor als Transportmittel für wasserfreie Phosphate 322
6.2.2 Halogene mit reduzierenden Zusätzen als Transportmittel für Phosphate 324
6.2.3 Chemischer Transport polynärer Phosphate 329
6.2.4 Abscheidung thermodynamisch metastabiler Phosphate aus der Gasphase 330
6.2.5 Bildung von Silicophosphaten beim Chemischen Transport von Phosphaten 332
6.2.6 Chemischer Transport von Arsenaten(V), Antimonaten(V) und Vanadaten(V) 333
6.3 Transport von Carbonaten, Silicaten und Boraten 335
Literaturangaben 345
7 Chemischer Transport von Sulfiden, Seleniden und Telluriden 350
7.1 Transport von Sulfiden 351
7.2 Transport von Seleniden 390
7.3 Transport von Telluriden 415
Literaturangaben 428
8 Chemischer Transport von Calkogenidhalogeniden 432
8.1 Transport von Oxidhalogeniden 439
8.2 Transport von Sulfid-, Selenid- und Telluridhalogeniden 450
8.3 Transport von Verbindungen mit Chalkogenpolykationen und Chalkogenat(IV)-halogeniden 462
Literaturangaben 475
9 Chemischer Transport von Pnictiden 482
9.1 Transport von Phosphiden 483
9.2 Transport von Arseniden 495
Literaturangaben 513
10 Chemischer Transport von intermetallischen Phasen 518
10.1 Ausgewählte Beispiele 523
Literaturangaben 543
11 Gasteilchen und ihre Stabilität 548
11.1 Halogenverbindungen 548
11.2 Elemente im gasförmigen Zustand 554
11.3 Wasserstoffverbindungen 556
11.4 Sauerstoffverbindungen 557
11.5 Weitere Stoffgruppen 558
Literaturangaben 559
12 Thermodynamische Daten 560
12.1 Bestimmung und Tabellierung thermodynamischer Daten 560
12.2 Abschätzung thermodynamischer Daten 561
12.2.1 Thermodynamische Daten von Feststoffen 561
12.2.2 Thermodynamische Daten von Gasen 566
12.3 Quantenchemische Berechnung thermodynamischer Daten 570
Literaturangaben 571
13 Modellierung Chemischer Transportexperimente: Die Computerprogramme TRAGMIN und CVTRANS 574
13.1 Zielsetzungen bei der Modellierung Chemischer Transportexperimente 574
13.2 Gleichgewichtsberechnungen nach der Gmin-Methode 575
13.3 Das Programm TRAGMIN 580
13.4 Das Programm CVTRANS 583
Literaturangaben 589
14 Arbeitstechniken 592
14.1 Transportampullen und Transportöfen 592
14.2 Vorbereitung von Transportampullen 595
14.3 Das Transportexperiment 600
14.4 Transportwaage 602
14.5 Hochtemperaturtransport, Transport unter Plasmabedingungen 603
Literaturangaben 604
15 Ausgewählte Praktikumsexperimente zum Chemischen Transport 606
15.1 Transport von WO2 mit HgX2 (X = Cl, Br, I) 606
15.2 Transport von Zn1-xMnxO-Mischkristallen 618
15.3 Transport von Rhenium(VI)-oxid 620
15.4 Transport von Nickel 623
15.5 Transport von Monophosphiden MP (M = Ti bis Co) 624
15.6 Numerische Berechnung eines Koexistenzzersetzungsdrucks 629
Literaturangaben 631
16 Anhang 634
16.1 Wichtige thermodynamische Beziehungen 634
16.2 Häufig verwendete Einheiten, Konstanten und Umrechnungen 635
16.3 Abkürzungsverzeichnis 638
Index 642
Tafelteil 656