Gläser und amorphe Werkstoffe
Welche Aussage über die Atomanordnung oxidischer Gläser wie Kalk-Natron-Glas trifft zu?
- ADie Koordination der nächsten Nachbarn und die Bindungsabstände, etwa im SiO₄-Tetraeder, sind nahezu einheitlich (Nahordnung), eine langreichweitige Periodizität fehlt jedoch
- BDie Atome sind wie in einem Gas völlig regellos angeordnet, und Koordinationszahl und Bindungsabstände sind von Atom zu Atom verschieden
- CEs liegt dieselbe periodische Anordnung wie im Kristall vor, doch die Körner sind nur wenige nm groß, sodass in der Röntgenbeugung keine Peaks erscheinen
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Lösung: A. Die Koordination der nächsten Nachbarn und die Bindungsabstände, etwa im SiO₄-Tetraeder, sind nahezu einheitlich (Nahordnung), eine langreichweitige Periodizität fehlt jedoch
Auch in oxidischen Gläsern ist die SiO₄-Einheit, in der vier Sauerstoffatome tetraedrisch um Si koordiniert sind, nahezu dieselbe wie im Kristall, und auch der Si-O-Abstand ist einheitlich. Da jedoch die Si-O-Si-Winkel und die Art der Verknüpfung der Tetraeder schwanken, geht die Regelmäßigkeit jenseits von etwa 1 nm verloren, und es gibt keine langreichweitige Periodizität. Zachariasen beschrieb dies als kontinuierliches Zufallsnetzwerk. In der Röntgenbeugung erscheint statt scharfer Peaks ein breiter Halo, und aus der radialen Verteilungsfunktion lassen sich Abstand und Koordinationszahl der nächsten Nachbarn bestimmen. Die Aussage, die Atome seien völlig regellos angeordnet, übersieht die Nahordnung. Die Kristallithypothese, die Glas als Ansammlung winziger Kristalle auffasst, ist nicht die maßgebliche Vorstellung: Die aus der Halobreite abgeschätzte Kristallgröße entspricht höchstens einer Elementarzelle, und die Kleinwinkelstreuung, die Korngrenzen hervorrufen müssten, wird nicht beobachtet (Warren).
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