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7. WocheQuasikristalleW. Steurer Zeitplan 1.-4. WocheIonenkristalle Perowskit kovalente anorganische Verbindungen Zeolithe DLS (Geometrie optimierung)

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1 7. WocheQuasikristalleW. Steurer Zeitplan WocheIonenkristalle Perowskit kovalente anorganische Verbindungen Zeolithe DLS (Geometrie optimierung) intermetallische Verbindungen WochePulverdiffraktometrie Wocheorganische Kristallchemie und B. Schweizer Strukturdatenbanken Anorganische Kristallchemie

2 Intermetallische Verbindungen Eigenschaften metallische Bindungen nicht gerichtet möglichst hohe Koordination Raumerfüllung dichteste Packung dichteste Packung

3 Intermetallische Verbindungen Datenbanken CRYSTMET (Stand Dezember 2010: Phasen) Structure and Powder Database for Metals and Intermetallic Compounds Pearsons Crystal Data (Stand 2012: Datensätze für Phasen) Pauling File Inorganic Materials Database and Design System Referenzbücher Pearson's handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases P. Villars & L.D. Calvert > 50,000 Phasen mit Strukturtyp, Herstellung und Referenz Atlas of Crystal Sructure Types for Intermetallic Phases (4 Bände) J.L.C. Daams, P. Villars & J.H.N. van Vucht Kristallstrukturdaten, Koordinationspolyeder

4 KZ=8 KZ=8+6 Intermetallische Verbindungen KZ=12KZ=12 Reine Metalle hexagonal dichteste PackungMg, Zn, Ru, Co kubisch dichteste PackungCu, Pd, Au kubisch innenzentriertW, Mo, Cr, Na MgCuW

5 Intermetallische Verbindungen Legierungen feste Lösungen oder Mischkristalle einige Atome im reinen Metall werden durch andere Metallatome ersetzt Cu x Au 1-x Cu 3 Au CuAu Atome statistisch verteilt kubisch F Atome geordnet kubisch P Atome geordnet tetragonal P

6 PolyederRadien-BeispielKoordinations- verhältniszahl Ikosaeder0.90Kristalloide12 Kuboktaeder1.00kdP12 Disheptaeder1.00hdP12 abgestumpftes1.22Laves Phasen12 Tetraeder (Friauf-Polyeder) Polyeder

7 Phasen-Typen Hume-Rothery-PhasenZintl-PhasenLaves-PhasenIkosaederstrukturen

8 ursprünglich im Messing-System (Cu,Zn) studiert basiert auf dem VEK (Valenzelektronen-Konzentration) Regel Anzahl Valenzelektronen / Anzahl Atome Strukturtyp Anzahl Valenzelektronen / Anzahl Atome StrukturtypBeispiele VEK = 1.5 -Messing Stukturtyp VEK = 1.5 -Messing Stukturtyp VEK = Messing Stukturtyp VEK = Messing Stukturtyp VEK = Messing Stukturtyp VEK = Messing Stukturtyp Hume-Rothery-Phasen

9 VEK = 1.5 -Messing Stukturtyp Hume-Rothery-Phasen CuZnCuBeCuPdAuMgAuZnNiAlFeAlCu 5 Sn VE VEK3/23/23/23/23/23/23/29/6 (CsCl-Typ)

10 3x3 -Messing- struktur 52 Atome pro Elementarzelle Hume-Rothery-Phasen VEK = Messing Stukturtyp Cu 5 Zn 8 Ag 5 Cd 8 Ni 5 Zn 21 Cu 31 Sn 8 VE VEK21/1321/1342/2663/39

11 Hume-Rothery-Phasen VEK = Messing Stukturtyp CuZn 3 Ag 5 Al 3 Cu 3 Sn VE VEK7/414/87/4 hexagonal dichteste Packung mit geordneter Verteilung der Cu und Zn Atome

12 VEK = /14 -Messing Stukturtyp (CsCl) VEK = /13 -Messing Stukturtyp VEK = /13 -Messing Stukturtyp (3x3 CsCl - 2 Atome) VEK = /12 -Messing Stukturtyp VEK = /12 -Messing Stukturtyp hdP mit Ordnung Hume-Rothery-Phasen

13 stark heteropolarer Bindungscharakter metallischer Charakter weniger stark ausgebildet (etwas ionisch) IA oder IIA + IIB, IIIA, IVA oder VA Elemente Zintl-Phasen

14 1H1H1H1H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr 4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba 88 Ra 21 Sc 39 Y 71 Lu 103 Lr 57 La 89 Ac 22 Ti 40 Zr 72 Hf 104 Rf 58 Ce 90 Th 23 V 41 Nb 73 Ta 105 Db 59 Pr 91 Pa 24 Cr 42 Mo 74 W 106 Sg 60 Nd 92U 25 Mn 43 Tc 75 Re 107 Bh 61 Pm 93 Np 26 Fe 44 Ru 76 Os 108 Hs 62 Sm 94 Pu 27 Co 45 Rh 77 Ir 109 Mt 63 Eu 95 Am 28 Ni 46 Pd 78 Pt 110 Uun 64 Gd 96 Cm 29 Cu 47 Ag 79 Au 111 Uuu 65 Tb 97 Bk 30 Zn 48 Cd 80 Hg 112 Uub 66 Dy 98 Cf 5B5B5B5B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 113 Uut 67 Ho 99 Es 6C6C6C6C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 114 Uuq 68 Er 100 Fm 7N7N7N7N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 115 Uup 69 Tm 101 Md 8O8O8O8O 16 S 34 Se 52 Te 84 Po 116 Uuh 70 Yb 102 No 9F9F9F9F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At 117 Uus 2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn 118 Uuo Periodensystem der Elemente

15 1H1H1H1H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr 4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba 88 Ra 21 Sc 39 Y 71 Lu 103 Lr 57 La 89 Ac 22 Ti 40 Zr 72 Hf 104 Rf 58 Ce 90 Th 23 V 41 Nb 73 Ta 105 Db 59 Pr 91 Pa 24 Cr 42 Mo 74 W 106 Sg 60 Nd 92U 25 Mn 43 Tc 75 Re 107 Bh 61 Pm 93 Np 26 Fe 44 Ru 76 Os 108 Hs 62 Sm 94 Pu 27 Co 45 Rh 77 Ir 109 Mt 63 Eu 95 Am 28 Ni 46 Pd 78 Pt 110 Uun 64 Gd 96 Cm 29 Cu 47 Ag 79 Au 111 Uuu 65 Tb 97 Bk 30 Zn 48 Cd 80 Hg 112 Uub 66 Dy 98 Cf 5B5B5B5B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 113 Uut 67 Ho 99 Es 6C6C6C6C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 114 Uuq 68 Er 100 Fm 7N7N7N7N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 115 Uup 69 Tm 101 Md 8O8O8O8O 16 S 34 Se 52 Te 84 Po 116 Uuh 70 Yb 102 No 9F9F9F9F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At 117 Uus 2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn 118 Uuo Periodensystem der Elemente

16 1H1H1H1H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr 4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba 88 Ra 21 Sc 39 Y 71 Lu 103 Lr 57 La 89 Ac 22 Ti 40 Zr 72 Hf 104 Rf 58 Ce 90 Th 23 V 41 Nb 73 Ta 105 Db 59 Pr 91 Pa 24 Cr 42 Mo 74 W 106 Sg 60 Nd 92U 25 Mn 43 Tc 75 Re 107 Bh 61 Pm 93 Np 26 Fe 44 Ru 76 Os 108 Hs 62 Sm 94 Pu 27 Co 45 Rh 77 Ir 109 Mt 63 Eu 95 Am 28 Ni 46 Pd 78 Pt 110 Uun 64 Gd 96 Cm 29 Cu 47 Ag 79 Au 111 Uuu 65 Tb 97 Bk 30 Zn 48 Cd 80 Hg 112 Uub 66 Dy 98 Cf 5B5B5B5B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 113 Uut 67 Ho 99 Es 6C6C6C6C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 114 Uuq 68 Er 100 Fm 7N7N7N7N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 115 Uup 69 Tm 101 Md 8O8O8O8O 16 S 34 Se 52 Te 84 Po 116 Uuh 70 Yb 102 No 9F9F9F9F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At 117 Uus 2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn 118 Uuo Periodensystem der Elemente

17 -Messing Stukturtyp (VEK 1.5) -Messing Stukturtyp (VEK 1.5) AgLiLiTlMgTlCaTlSrTl Zintl-Phasen

18 Cu 3 Au-Stukturtyp Li 3 HgCaTl 3 CaSn 3 NaPb 3 Zintl-Phasen

19 NaTl-Stukturtyp NaTl-Stukturtyp SiZnLiCdLiAlLiGaLiInNaInNaTl Zintl-Phasen

20 Laves-Phasen 1:2 intermetallische Verbindungen mit unterschiedlich grossen Atomen MgCu 2 Typ(Cu < Mg) Cu Atome bilden ein Kagomé-Netz Mg Atome bilden ein Diamantstruktur

21 Laves-Phasen Kagomé Netz

22 12 Cu - abgestumpftes Tetraeder Laves-Phasen MgCu 2 6 Cu - Oktaeder 6 Mg - Cyclohexan-Typ Ring Cu Koordination Mg Koordination

23 Mg Atome bilden ein Wurzit (Lonsdaleite)- Typ (AB Packung) Struktur Mg Koordination: abgestumpftes Tetraeder Laves-Phasen MgZn 2 Typ MgNi 2 Typ hexagonal ABAC Packung

24 Friauf-Polyeder ZrZn 22 NaCd 2 -Mg 2 Al 3 -Mg 2 Al 3

25 drei 234-Atom Komplexe fünf 234-Atom Komplexe tetraedrisch angeordnet fünf Friauf- Polyeder (F 5 ) sechs F 5 Polyeder oktaedrisch angeordnet (234 Atome) zwei 234-Atom Komplexe NaCd 2 -Mg 2 Al 3

26 Ikosaederstrukturen (Kristalloide) ikosaedrische Koordination Atom in der Mitte (KZ=12) etwas kleiner Sechs 5-zählige Achsen (jede Ecke) Zehn 3-zählige Achsen (jede Fläche) kristallographisch nicht erlaubt kubische Symmetrie

27 Ikosaederstrukturen (Kristalloide) Ikosaeder können sehr gut kubisch innenzentriert packen MoAl 12

28 1 Al 12 Zn 20 Mg 1 Al 12 Zn 20 Mg 12 Zn,Al 1 Al 12 Zn 20 Mg 12 Zn,Al 60 Zn,Al 1 Al 12 Zn Ikosaederstrukturen (Kristalloide) Mg 32 (Al,Zn) 49 1 Al 12 Zn 20 Mg 12 Zn,Al 60 Zn,Al 12 Mg

29

30 Ionenkristalle Eigenschaften dichteste Packung von Kugeln Pauling'sche Regeln Wie sieht die Struktur von Li 2 O aus?

31 anorganische Polymere EigenschaftenSilikateZeolithmodell Modell/Bild beschreiben

32 Al 2 [Si 2 O 5 ](OH) 4 Kaolinit

33 Muskovit KAl 2 [AlSi 3 O 10 ](OH) 2

34 DLS Was ist es? Was wird als Daten gebraucht? Was wird verfeinert? Was wird minimiert?

35 Intermetallische Verbindungen Eigenschaften Was für Polyeder gibt es? Hume-Rothery Phasen Zintl Phasen Laves Phasen IkosaederstrukturenQuasikristalle


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