Yb Pt Si - Type Yb Pt Si - Type

172 KAPITEL 4. MAKROSKOPISCHE EIGENSCHAFTENDas am besten verwendbare Material ist Aluminum (mit < 1 % Si und Cu). Obwohl Alinsgesamt ziemlich unvorteilhaft ist, wird es eingesetzt, da alle anderen Stoffe noch wesentlichmehr Probleme hervorrufen. Gegenwärtig wird aber versucht, auf Cu (und Cu-Legierungen)umzustellen, insbesondere wegen der herausragenden Leitfähigkeit.Das klassische ElektronengasMetalle sind chemisch dadurch gekennzeichnet, dass sie leicht Elektronen abgeben, d.h.durch geringe Ionisationsenergie ihrer Valenzelektronen. Elektronenabgabe an OH-Gruppenbefähigt Metalle und Metalloxide zur Basenbildung. Auch die typischen physikalischen Eigenschaftender Metalle - geringer elektrischer Widerstand und hohe Wärmeleitfähigkeit,Undurchsichtigkeit, Reflexion und Glanz - beruhen auf der leichten Abtrennung der Valenzelektronen.Um handhabbare Modelle für Metalle zu entwickeln, wurden anfänglich zwei grundlegendeAnnahmen gemacht:• die Elektronen wechselwirken nicht mit den Atomrümpfen• die Elektronen wechselwirken nicht miteinanderP. Drude und H.A. Lorentz nahmen an, die Valenzelektronen im Kristallverband desMetalls gehören nicht mehr bestimmten Atomen an, sondern bewegen sich als Gas freierElektronen durch das Gitter der Rumpfionen. Dieses Bild erklärt vieles erstaunlich gut,versagt aber in anderen Punkten vollständig. Ein freies Elektron müßte nach dem Gleichverteilungssatzeine kinetische Energie (3/2)k B T haben, zur spezifischen Wärme des Metallsalso außer den 25 J/mol · K 2 des Rumpfionengitters weitere 12 J/mol · K 2 (1 Valenzelektron/Atom)beitragen. Warum das nicht der Fall ist, zeigt erst die Fermi-Statistik, die aufden quantenmechnischen Charakter der Elektronen (= Spin 1/2-Teilchen) Bezug nimmt.Die Drude-Lorentz-Theorie ist in der Lage, den elektrischen Widerstand sowie dasWiedemann-Franz Gesetz zu erklären. Die Elektronen fliegen mit einer Geschwindigkeit v,bis sie nach einer mittleren freien Weglänge l, zeitlich also nach einer Flugdauerτ = l/vdurch einen Stoß abgelenkt werden. Im elektrischen Feld E wird ein Elektron mit˙v = −eE/mentgegengesetzt zum Feld beschleunigt. Innerhalb der freien Flugdauer erhält es so einegerichtete Zusatzgeschwindigkeitv = −eEτ/m,die sich der viel größeren, aber völlig ungeordneten thermischen Geschwindigkeit überlagert.Beim Stoß wird diese Zusatzgeschwindigkeit i.A. wieder verloren, und der Prozess beginnt