Podcasts about elektronegativit

Polymere mit Halbleiter-Eigenschaften haben ein großes Anwendungspotential in der organischen Photovoltaik, da sich ihre optischen und elektronischen Eigenschaften über die molekulare Struktur gezielt ändern lassen. Durch die Synthese von Copolymeren mit besonders kleiner optischer Bandlücke (low-bandgap Copolymere) konnte die Absorption von Sonnenlicht weiter in den infraroten Spektralbereich ausgedehnt und somit die Konversion von Sonnenlicht in elektrische Energie deutlich verbessert werden. Diese neuartigen Donor-Akzeptor Materialien basieren auf einer alternierenden Anordnung von elektronen-reichen und -armen Blöcken, die durch elektronische Kopplung neue Energieniveaus mit kleinerer optischer Bandlücke bilden. Ziel dieser Arbeit ist die eingehende Untersuchung der photophysikalischen Eigenschaften dieser weitgehend unerforschten Moleküle. Die ersten drei Kapitel bieten dem Leser eine Einführung in das Forschungsgebiet und in die theoretische Beschreibung konjugierter Polymere, sowie einen Überblick über den aktuellen technischen Stand organischer Photovoltaik. Kapitel 4 gibt eine Zusammenfassung der verwendeten experimentellen und theoretischen Methoden. Der erste Teil der Untersuchung von Donor-Akzeptor Materialien gilt den Photoanregungen und der korrekten Zuordnung ihrer spektralen Signaturen (Kap. 5). Diese ermöglicht eine Zuordnung der spektralen Signaturen zu stark gebundenen, elektrisch neutralen Exzitonen, bzw. leichter zu trennenden Ladungsträgerpaaren mit kleinerer Bindungsenergie, sogenannten Polaronenpaaren. Aufgrund der schwachen elektrischen Abschirmung von Ladungen in organischen Materialen liegen die meisten Photoanregungen als Exzitonen vor. In dieser Hinsicht zeigen spektroskopische Messungen auf Femtosekunden-Zeitskala erstmals den andersartigen Charakter von Donor-Akzeptor Materialien und demonstrieren den großen Einfluss ihrer Struktur auf die Art der erzeugten Photoanregungen. Sie zeigen, dass bei Photoanregungen dieser neuartigen Materialien neben Exzitonen auch ein beträchtlicher Anteil an Polaronenpaaren entsteht. Diese Donor-Akzeptor Materialien weisen einen Polaronenpaar-Anteil von bis zu 24% aller Photoanregungen auf, was dem Dreifachen der Effizienz vergleichbarer Homopolymere entspricht (Kap. 6). Weitere Untersuchungen zeigen außerdem eine erhöhte Erzeugungsrate bei kürzeren Anregungswellenlängen. Dies kann auf eine Korrelation mit einem ausgeprägten Elektronentransfer der involvierten Wellenfunktion zurückgeführt werden, welcher in theoretischen Simulationen deutlich wird (Kap. 7). Zusammenfassend geben die in dieser Arbeit dargestellten Ergebnisse einen detaillierten Einblick in die optischen und elektronischen Eigenschaften von Donor-Akzeptor Copolymeren und den starken Einfluss der molekularen Struktur auf die ersten Schritte der photovoltaischen Stromerzeugung. Zusammenhänge zweier Schlüsselfaktoren für die Effizienzsteigerung zukünftiger organischer Solarzellen mit Materialparametern werden deutlich. Dies sind die Erzeugungseffizienz und die Lebensdauer von Polaronenpaaren und deren Abhängigkeit von der Elektronegativität und der Abstand von Akzeptor- zu benachbarten Donorsegmenten. Weiterhin konnte eine ausgeprägte Polaronenpaar Erzeugung über das ganze Absorptionsspektrum nachgewiesen werden. Diese Erkenntnisse bieten eine große Hilfestellung bei der weiteren Optimierung von Polymeren für Photovoltaik. Außerdem heben sie den wichtigen Beitrag der Ultrakurzzeit Spektroskopie zum grundlegenden Verständnis der Polaronenpaarerzeugung hervor. Mit diesen Mitteln könnte eine Verringerung des Spannungsverlustes möglich werden, der zur Ladungsträgertrennung in organischen Materialien nötig ist.

Hallo, mein Name ist Ricardo Grieshaber und ich begrüße euch zu dieser Folge von Chemie in 2 Minuten. Heute geht es um Ionenbindungen. Bei den meisten Verbindungen aus Metallen und Nichtmetallen sind die Unterschiede der Elektronegativität so groß, dass die Elektronenpaare nun nicht mehr nur von einem Atom stärker angezogen werden als von einem anderen, sondern komplett in die Schalen des elektronegativeren Bindungspartners wandern. Dies ist ab einer Differenz der Elektronegativität von 1,7 der Fall. Man kann nun nicht mehr von Molekülen mit Elektronenpaarbindungen sprechen, da die Atome dann nämlich als geladene Ionen vorliegen. Dies ist der Idealzustand von Ionenbindungen. Tatsächlich liegen in keinem Ionengitter die Atome zu 100% ionisiert vor. Es gibt immer einen mehr oder weniger großen Teil von Atomen, die miteinander eine Atombindung statt einer Ionenbindung eingehen. Es gibt als auch in Ionenverbindungen immer einen gewissen Anteil an Elektronenpaarbindungen. Dieser Anteil fällt mehr oder weniger groß aus, eine Ionenverbindung enthält umso mehr Atombindungen, je kleiner der Unterschied zwischen der Elektronegativität der Bindungspartner ist. Ionenverbindungen werden meist als Gitterstruktur dargestellt. Abhängig von der Verhältnisformel der Atome im Salz besitzt dieser Kristall dann eine bestimmte Kristallstruktur. Übrigens, in einer Ionenverbindung ziehen sich die einzelnen Ionen viel stärker gegenseitig an, als das die Atome in Molekülen tun. Deswegen haben Salze auch sehr hohe Schmelz- und Siedetemperaturen! Ich hoffe, dass ich euch dieses komplexe Thema ausreichend gut erklären konnte. Vielen Dank fürs Zuhören! Weitere Informationen findet ihr auf unserer Website in2minuten.com. Oder schreibt mir eine Mail an chemie@in2minuten.com.

Hallo, mein Name ist Ricardo Grieshaber und ich begrüße euch zu dieser Folge von Chemie in 2 Minuten, in der es um Van-der-Waals-Wechselwirkungen geht. Es gibt verschiedene Typen von intermolekularen Wechselwirkungen, die jeweils unterschiedlich stark sind. Nicht alle Wechselwirkungen können in allen Molekülen entstehen. Was also passiert zum Beispiel bei Propan-Molekülen, die keine Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden können, weil Wasserstoff keinen elektronegativen Bindungspartner hat? Auch Dipol-Dipol-Wechselwirkungen können zwischen Propan-Molekülen nicht entstehen, weil die Elektronegativität von Wasserstoff und von Kohlenstoff viel zu nah beieinander liegt. In solchen Molekülen entstehen die schwachen Van-der-Waals-Wechselwirkungen. In Molekülen mit kleiner Masse wie Methan ist diese Kraft nicht besonders stark, sie wird jedoch größer, je mehr Masse ein Molekül hat. Außerdem spielt die Kontaktoberfläche eine große Rolle, also die Fläche von Molekülen, an denen sie sich gegenseitig berühren können. Van-der-Waals-Wechselwirkungen entstehen, da Elektronen ständig in Bewegung sind. Für eine kurze Zeit befinden sich dann mehr Elektronen auf der einen Seite als auf der anderen. Somit bilden sich auch in unpolaren Molekülen temporäre Dipole. Diese weisen wiederum positiv und negativ geladene Pole auf, welche die Elektronenverteilung in anderen Molekülen durch anziehen und abstoßen beeinflussen. Dadurch kommt es zu einer ständigen Kettenreaktion aus temporären und induzierten Dipolen, die sich gegenseitig anziehen. Und genau das hält die Moleküle zusammen. Solche Kräfte treten hauptsächlich zwischen Kohlenwasserstoffen auf. In dieser Folge musste ich leider Fremdwörter verwenden, deren Bedeutung ich aus zeitlichen Gründen nicht erklären konnte. Bitte verwendet hierfür den Glossar auf unserer Website! Weitere Informationen findet ihr unter www.in2minuten.com

Hallo, mein Name ist Ricardo Grieshaber und ich begrüße euch zu dieser neuen Folge von Chemie in 2 Minuten. Heute geht es um Dipol-Dipol-Wechselwirkungen. Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sind halbwegs starke Kräfte zwischen Molekülen. Sie entstehen in Molekülen, die Atome mit unterschiedlicher Elektronegativität enthalten. Dabei werden Elektronen von dem elektronegativeren Bindungspartner stärker angezogen als von dem anderen. Dadurch entsteht ein Ladungsungleichgewicht, das Molekül ist dann zum Beispiel auf der einen Seite positiv geladen, weil weniger Elektronen als Protonen vorhanden sind und auf der anderen Seite negativ geladen, weil mehr Elektronen als Protonen vorhanden sind. Am besten lässt sich dies an einem Beispiel wie Chlorwasserstoff erklären: Dieses Molekül enthält jeweils ein Chlor und ein Wasserstoff-Atom. Da Chlor stark elektronegativ ist, zieht es stärker an dem Elektron des Wasserstoff-Atoms als das Wasserstoff-Atom selbst. Da das Elektron sich nun nicht mehr in der Mitte der beiden Atome befindet sondern viel mehr auf der Seite des Chlors, kommt es zu einem Ladungsungleichgewicht, somit ist das Chlor-Atom nun negativ geladen, das Wasserstoff-Atom dagegen positiv. Mehrere Chlorwasserstoff-Moleküle können sich nun gegenseitig anziehen, da sie sowohl einen positiv als auch einen negativ geladenen Teil besitzen. Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sind deutlich schwächer als Ionenbindungen oder Wasserstoffbrückenbindungen aber auch stärker als Van-der-Waals-Wechselwirkungen. Falls ihr ein Thema vorschlagen möchtet oder eine besondere Anregung habt, schreibt mir eine Mail an chemie@in2minuten.com. Mehr Informationen zu diesem und weiteren Podcasts findet ihr unter in2minuten.com