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Bericht über „Interessierendes“ von einer Veranstaltung im Umweltbundesamt

Am 10. September 1987 fand im Umweltbundesamt in Berlin ein eintägiges Seminar statt, im Rahmen dessen die Ergebnisse eines Forschungs- und Entwicklungs-Vorhabens multivarianter Struktur- Toxizitäts-Beziehungen umweltrelevanter Biotestsysteme und Chemikailenklassen (Phenole, Aniline, Aliphaten) diskutiert wurden.

Fortsetzung aus Heft2/91

Teil 5: Polare Atombindung- Dipole

Die Einteilung der Moleküle nach ionischer und kovalenter Bindung beschreibt nicht die wirklich vorkommenden Bindungsverhältnisse. Ionische und kovalente Bindungen sind Grenzfälle. Die Wechselwirkung von Atomen liegt bei den meisten Molekülen zwischen den Zuständen rein ionischer und rein kovalenter Bindung (s. Tabellen 4.1,4.2,4.3). Die Ursache für dieses Verhalten liegt in der unterschiedlichen Elektronegativität der einzelnen Atome. Betrachten wir z. B. das CI2- Molekül, so stellen wir eine gleichmäßige Angehörigkeit der Bindungselektronen für beide Cl-Atome fest. Beide Atome haben die gleiche Elektronegativität. Der Schwerpunkt der Ladungen ist kongruent. Das Cl2-Molekül ist unpolar.

Teil 4: Struktur der Moleküle und Hybridisierung

Fortsetzung aus Heft 11/90

Moleküle sind räumliche Gebilde mit einer bestimmten strukturellen Anordnung. Die Atombindung in den Molekülen ist deshalb gerichtet und orientiert sich durch geometrische Muster.
Die Lewis-Formeln mit der Elektronenpaarbindung können keine Aussage über die Struktur der Moleküle machen.
Zur Deutung der geometrischen Strukturen hat L. Pauling die Hybridorbitale eingeführt, die durch Mischen von energetisch ähnlichen Orbitalen des gleichen Atoms gebildet werden. Die Hybridorbitale sollten die durch Röntgenstrukturanalyse experimentell ermittelten Strukturen bezüglich räumlicher Anordnung, Bindungslänge, Bindungsenergie und Elektronendichte erklären.

Teil 6: Polare Atombindungen. Dipole

Fortsetzung aus Heft 2/91

4.2 Atomkristalle, Molekülkristalle

Im Gegensatz zu den lonenkristallen sind Atom- und Molekülkristalle durch kovalente Bindungen dreidimensional verknüpft. So kristallisieren z. B. die Elemente der 4. Haupt- gruppe C, Si, Ge und Sn in einem Atomgitter mit tetraedrischer Koordination der Atome. Analog der Kohlenstoffanordnung im Diamant wird dieser Gittertyp als Diamant-Struktur bezeichnet (Abb. 4.4a).

Teil 7: Theorie der Molekülorbitale

Fortsetzung aus Heft 6/91

5 Theorie der Molekülorbitale (MO)


Zur Deutung der kovalenten Bindung haben wir die Lewis-Theorie kennengelernt, die zwei gebundenen Atomen ein anteiliges Elektronenpaar zuordnet. Beide Elektronen sind bei gleichen Atomen im Molekül gleichmäßig auf die Atome verteilt (unpolare Atombindung). Bei verschiedenartigen Atomen zieht das elektronegativere Teilchen die Elektronen näher an sich. Das Molekül wird polarisiert und kann im Grenzfall lonencharakter annehmen.
Das Lewis-Modell kann über Bindungsart und Molekülgeometrie keine Auskunft geben. Eine Erklärung der Molekülstruktur auf reinelektrostatischem Weg brachte die VSEPR- Theorie, die unter Verwendung der Begriffe der klassischen Chemie die Anordnung der Elektronenpaare um das Zentralatom aus energetischen Überlegungen für einfache und auch größere Moleküle klären konnte.

Teil 8: Theorie der Molekülorbitale

Fortsetzung aus Heft 8/91

Wenn die Voraussetzungen zur Bildung von Molekülorbitalen (vergleichbare Energien, gleiche Symmetrien, Überlappungsintegrale (S>o) gegeben sind und die Elektronegativität der beteiligten Atome berücksichtigt wird, können gemäß dem Pauli-Prinzip (antiparalleler Spin) und der Hundschen Regel (Aufbau nach Energiewerten) die Energieniveau- Schemata zweiatomiger Moleküle nach bindenden, nichtbindenden und antibindenden Orbitalen aufgestellt werden. Die Elektronenkonfiguration der Moleküle umfaßt die Summe aller Orbitale.

Teil 9: Theorie der Molekülorbitale

Fortsetzung aus Heft 9/91

Bei den zweiatomigen homonuklearen Molekülen besitzen die Ausgangs-Atomorbitale die gleiche Energie, was zu einer reinen unpolaren kovalenten Bindung führt. Sind in den zweiatomigen Molekülen die Atome unterschiedlich, besonders hinsichtlich ihrer Elektronegativität, hat man mit einem Abweichen von der rein kovalenten Bindung zu rechnen. Die Bindung wird mehr oder weniger polar mit Anteil an lonenbindung. Ein markantes Bei- spiel ist HF, dessen Atomorbitale sehr unterschiedliche Energien besitzen und dessen F-Atom im Molekül HF die höchste Elektronegativität aller Elemente aufweist.

Teil 1: Die Elektronenstruktur der Atome

Einführung


Die in der Natur ablaufenden Vorgänge, die wir tagtäglich beobachten und erleben, beruhen auf Wechselwirkungen verschiedener Spezies sowohl belebter als auch unbelebter Art. Nur solche Erscheinungen, die dynamischen und nicht statischen Gesetzen gehorchen, sind der menschlichen Erkenntnis zugänglich. Durch Vergleich der sich verändernden Zustände läßt sich eine relative Aussage machen.
Einfach ausgedrückt besagt dies, daß wir die Erscheinungen in der Natur nur an den Differenzen, dem Zustand vorher und nachher,
dem Energiegefälle und den zeitlichen und räumlichen Unterschieden erkennen. So bietet sich uns das Erscheinungsbild der Natur, im Makrokosmos und Mikrokosmos, in der unbelebten und belebten Welt dar.

Teil 2: Die Elektronenstruktur der Atome

Fortsetzung aus Heft Nr. 9/90

1.3 Die Quantenzahlen des Wasserstoffatoms

Mit der Entdeckung der Welleneigenschaften von Elektronen, mußte die Auffassung von Bohr aufgegeben werden, wonach Elektronen in Atomen als winzige starre Korpuskeln sich um den Kern bewegen. Das Elektron muß vielmehr als eine diffuse Wolke veränderlicher Ladungsdichte und die Position des Elektrons im Atom als Wahrscheinlichkeitsdichte oder Elektronendichte angesehen werden. Im Bereich großer Ladungsdichten ist diese Wahrscheinlichkeit, das Elektron anzutreffen größer, als an Stellen, an denen die Ladungsdichten klein sind.

Teil 3: Die chemische Bindung

Fortsetzung aus den Heften 9 und 10/90

Seit vielen Jahrzehnten waren die Anstrengungen der Chemiker darauf gerichtet, zu klären, weshalb Atome sich zu stabilen Verbindungen vereinigen, weshalb Moleküle in bestimmten Strukturen entstehen und wie das eigenartige Verhalten von komplexen Gebilden erklärt werden könnte. Modelle und Theorien wurden aufgestellt und modifiziert, da die experimentelle Bestätigung oft ausblieb. Die vielseitigen Wechselwirkungen von Elektronen mit den Kernen und der Elektronen bzw. Kerne gegenseitig erschwerten die Interpretation.

Die elektrochemische Strukturierung von Metalloberflächen in wässrigen Lösungen wird bei sehr hohen Stromdichten durchgeführt. Dabei bilden sich vor der Metalloberfläche Filme, die nur einen geringen Anteil an Wasser aufweisen. Dadurch kann die Metallauflösung mit einem hohen Wirkungsgrad und die sonst übliche Sauerstoffentwicklung stark reduziert ablaufen. Bei den Deckfilmen wird zwischen der Bildung von Anionen, von einfachen Hochfeldoxiden, von Spinellen und von instabilen Oxiden unterschieden. Je nach Art des aufzulösenden Metalls und des Deckfilms lassen sich unterschiedliche Schichtsysteme vor der Metalloberfläche beschreiben.

Dieser Aufsatz ist Herrn Prof Dr. Heinz Liebscher zum 60. Geburtstag gewidmet

1 Einführung

Die technische Realisierung der High-speed- Abscheidung hängt maßgeblich davon ab, wie es unter den Bedingungen eines intensiven Stoffüberganges gelingt, Schichten mit gewünschten funktionellen Eigenschaften abzuscheiden. Wie aus dem Schrifttum bekannt ist [1,2], treten bei der Hochgeschwindigkeitsabscheidung beachtliche Probleme bei der Einhaltung der geforderten Schichtqualität auf. Rauhigkeiten, ungleichmäßiges Schichtwachstum, nicht kontrollierbare Änderungen im Schichthabitus werden z.B. als Probleme der elektrolytischen Schnellabscheidung genannt. Die bislang vorliegenden, zum Teil recht widersprüchlichen Untersuchungsergebnisse erlauben noch nicht, das Erscheinungsbild der High-Speed-Abscheidung allgemeingültig zu beschreiben.

Der Strukturchrombeschichter GWC Coating GmbH sorgt für klare Prozesse: Um für die hohen Flexibilitätsansprüche der Maschinenbau- und Automobilindustrie optimal aufgestellt zu sein, arbeitet die auf Perlstrukturdünnschichtchrom spezialisierte GWC Coating GmbH seit Dezember 2013 mit einem neuen ERP-System.

Das in Villingen-Schwenningen ansässige Unternehmen war 2009 mit einem ungewöhnlichen Projekt an den Start gegangen. Für den in Frankreich im Bau befindlichen, derzeit größten Reaktor zur Energiegewinnung mittels Kernfusion sollte 45 000 km Draht mit einer Perlstrukturchromschicht beschichtet werden. Hierzu entstand am Ostrand des Schwarzwalds eine weltweit einmalige Anlage für Drahtbeschichtung, die seit Oktober 2009 kontinuierlich läuft und in der in den vergangenen vier Jahren 13 600 km Kupfer- sowie 26 500 Kilometer Supraleiterdraht verchromt wurden.

Der nachstehende Beitrag war Bestandteil des Vortragsprogrammes im Rahmen des EAST-Forums 1999 am 28. Mai 1999 in Schwäbisch Gmünd

1 Introduction

The need of miniaturised structures is not only triggered by the applications in telecommunication, modern measuring systems, traffic and medicine. Small lateral structural widths and high aspect ratios of cavities, grooves etc. are required.
In order to ablate material with a laser, it is necessary to surpass a material dependent energy volume density. For fixed laser parameters, the ablation behaviour of any sample is primarily influenced by its optical (reflectivity R, linear absorption coefficient) and thermal (heat diffusion coefficient D) properties. Therefore, ablation thresholds F,„ and rates per pulse d vary.
The energy of a laser pulse is absorbed by the electrons of the material. The absorption mechanism is different for opaque and transparent samples. Linear absorption is the main contribution in opaque materials (e.g. metals) whereas absorption has to be realized by non- linear processes in transparent materials (e.g. dielectrics). These nonlinear processes are avalanche ionization and multiphoton ionization. After electronic excitation, the energy is transferred to the lattice and heats it up to boiling and/or to vaporisation temperature. Then, electrons and lattice are in thermal equilibrium. The transfer time of the electronic energy to the lattice (electron-phonon-relaxation time Tg) is of the order of picoseconds.

Bericht über eine Veranstaltung der DGO-Bezirksgruppe Nürnberg-Nordbayern

Am 10. Januar 2006 fand im Hörsaal der Fachschule Nürnberg die erste Themenveranstaltung der DGO-Bezirksgruppe Nürnberg-Nordbayern statt. Norbert Distelrath begrüßte die Teilnehmer und sprach ihnen die besten Wünsche zum neuen Jahr aus. An- schließend begrüßte er die Referenten der ersten Vortragsveranstaltung. Vortragende zum Thema Stromverteilung und optimale Anordnung am Gestell waren Dr. Unruh von der Fachschule mit einer Einführung zum Thema und M. van der Gugten von InnPro Technology BV mit der Vorstellung der Anwendung eines Rechenprogramms zur Vorbestimmung der Verteilung in einer galvanischen Zelle. Dr. Unruh legte einführend dar, dass die unterschiedliche Verteilung auf Grund der stark unterschiedlichen Leitfähigkeiten der metallischen Elektroden und des Elektrolyten wegen des Ohmschen Gesetzes zustande kommt.

Verschiedenste Maßnahmen zur Senkung des Treibstoffverbrauchs von Fahr- und Flugzeugen werden aktuell intensiv beforscht. Treiber hierfür ist nicht nur der hohe (und in der Zukunft sicher steigende) Treibstoffpreis, sondern auch der Zwang zur Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen. Beschichtungen, die in der Lage sind, den Strömungswiderstand von Flug- und Fahrzeugen zu reduzieren, können hierzu einen erheblichen Beitrag leisten. Der Schlüssel zu einer Reduzierung der Wandreibung von fluiden Medien (Luft und Wasser) liegt in einer an die Strömungsverhältnisse angepassten Mikrotopografie der Oberfläche in Kombination mit einer geeigneten Oberflächenchemie.

Immer mehr Prozesse sollen elektrifiziert werden, wobei der Strom bis 2030 zu 80 % aus erneuerbaren Energiequellen kommen soll. Dafür muss das Energiesystem, aber auch das Stromnetz angepasst werden. In den nächsten Jahren sollen 14.000 Kilo­meter Stromleitungen neu installiert werden. Bisher sind lediglich 1.900 Kilometer gebaut und angeschlossen. Diese Mammutaufgabe gewinnt zwar durch die vor kurzem beschlossenen beschleunigten Genehmigungsverfahren an Tempo, aber wegen des Personalmangels ruckelt es schon wieder. Dabei gibt es so ehrgeizige Vorhaben wie die unterirdische Verlegung von 700 Kilometer Kabel auf der Südlink-Stromtrasse von Schleswig-Holstein nach Baden-Württemberg.

Bei der Stromversorgung galvanischer Anlagen sind ähnlich wie auf einigen anderen Sektoren der Galvanotechnik in den USA gewisse Abweichungen von den deutschen bzw. europäischen Verhältnissen festzustellen. Diese Besonderheiten werden nachfolgend besprochen. Seit einigen Jahren werden in den USA gegenüber den in Europa vorherrschenden Selen-Gleichrichtern bevorzugt Germanium-Gleichrichter eingesetzt. Außerdem werden in Amerika in weit größerem Maße als bei uns noch Umformer-Aggregate benutzt.

Wirtschaftliche Gesichtspunkte bestimmen die Ausrüstung von Produktionsstätten. Die Wirtschaftlichkeit einer galvanischen Anlage ist der wesentliche Faktor, der auch die Konstruktion von „Stromquellen für die Galvano-Technik“ bestimmt. Es kann somit nicht allein ein einzelnes Bauelement innerhalb einer Stromquelle betrachtet werden, sondern es ist darüber hinaus von größter Bedeutung, die Stromquelle im Rahmen einer galvanischen Anlage zu sehen.

500 Euro und mehr pro Megawattstunde: So viel kostete Strom im Großhandel vereinzelt im vergangenen Jahr. Vor allem in der zweiten Jahreshälfte traten Spitzenpreise auf; in KW 51 betrug der wöchentliche Mittelwert gar 293 Euro/MWh. Im Jahresmittel wurde für Strom an der Börse 97 Euro/MWh bezahlt, mehr als dreimal so viel wie im Vorjahr.Wie diese Rekordpreise zustande kamen, haben Wissenschaftler des Energiewirtschaftlichen Instituts (EWI) an der Universität zu Köln in der Kurzanalyse „Strompreise im Jahr 2021 auf Rekordniveau“ untersucht. Die Analyse von Dr. Eren Çam, Fabian Arnold und Konstantin Gruber basiert unter anderem auf dem – nun frei verfügbaren – EWI Merit-Order Tool 2022, mit dem die Einsatzreihenfolge konventioneller Kraftwerke anhand ihrer Grenzkosten abgebildet werden kann. „Im Jahr 2020 war die Nachfrage nach Strom, Erdgas und Steinkohle in Folge der sich weltweit ausbreitenden Corona-Pandemie eingebrochen“, sagt Dr. Eren Çam. „Deshalb war Strom 2020 deutlich günstiger als im Jahr 2019.