Einführung in die Nanotechnologie Tutorium Aufgabenblatt 1 PDF

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WS 20/21...

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Tutorium WS 2020/21 Einführung in die Nanotechnologie 2.11.2020 Übungsblatt 1 ______________________________________________________ Aufgabe 1 a) Wie viele Sekunden hat ein Jahr? Wie viele Nanosekunden hat ein Jahr? Wie viele Jahre sind in einer Nanosekunde enthalten? b) Wie viele nm2 sind in einem m2? Wie viele Würfel mit einer Kantenlänge von 1 cm braucht man um einen Würfel mit 1 m Kantenlänge auszufüllen?

Aufgabe 2

6371 km

22 cm

7Å

Vergleichen Sie das Verhältnis von Oberfläche zum Volumen von a) Erde, mittlerer Erdradius = 6371 km. b) Fußball, Durchmesser = 22 cm c) Runder Nanopartikel, Radius = 100 nm d) C60 Fulleren, Durchmesser = 7 Å

Aufgabe 3 Das Mol ist eine SI-Basiseinheit für Stoffmenge. Es ist die Stoffmenge eines Systems, das aus genau so vielen Einzelteilchen besteht, wie Atome des Nuklids Kohlenstoff-12 (12C) in 12 Gramm enthalten sind. Wenn das Mol verwendet wird, müssen die vorliegenden Einzelteilchen angegeben werden; es kann sich dabei um Elektronen, Atome, Ionen, Moleküle und sonstige Teilchen oder spezifizierte Gruppen solcher Teilchen handeln. Anders ausgedrückt haben 12 Gramm Kohlenstoff-12 genau ein Mol Atome. Die genaue Teilchenanzahl pro Mol eines Werkstoffes ist über die Avogadro-Konstante Na mit einem Wert von ca. 6,022·1023 (mol-1, oder „Stück pro Mol“) festgelegt. Molare Masse M gibt an „wie schwer“ ein Mol eines Werkstoffes ist. Die molare Masse von 12C beträgt daher definitionsgemäß 12 g/mol. Gegeben sei ein würfelförmiger Block aus Kohlenstoff mit einem Gewicht von 1 kg. a) Wie viele Atome befinden sich in diesem Block aus 12C? b) Wie groß ist die Kantenlänge des Blocks bei einer Dichte von 2250 kg/m 3? c) Wie groß ist die Oberfläche dieses Würfels, bzw. das Verhältnis von Oberfläche zur Masse des Würfels? d) Wie viele kugelförmige Staubkörner mit einem Durchmesser von 10 µm könnten aus einem solchen Block gewonnen werden, unter der Voraussetzung, dass sich die Dichte des Kohlenstoffs nicht ändert? e) Wie viele Atome befinden sich durchschnittlich in einem Staubkorn? f) Wie groß wäre dann die Oberfläche aller Staubkörner? g) Wie groß ist das Verhältnis von Oberfläche zur Masse eines einzelnen Staubkorns? h) Wie viele kugelförmige Nanopartikel mit einem Durchmesser von 10 nm könnten bei gleichbleibender Dichte aus dem Würfel gewonnen werden? i) Wie viele Atome befinden sich durchschnittlich in einem dieser Nanopartikel? j) Wie groß ist das Verhältnis von Oberfläche zur Masse eines einzelnen Nanopartikels? k) Vergleichen Sie die gesamte Oberfläche aller Nanopartikel mit den anderen Oberflächen....