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7. Woche Quasikristalle W. Steurer
Zeitplan
1.-4. Woche IonenkristallePerowskit
kovalente anorganische VerbindungenZeolitheDLS (Geometrie optimierung)
intermetallische Verbindungen
5.-6. Woche Pulverdiffraktometrie
7.-15. Woche organische Kristallchemie und B. SchweizerStrukturdatenbanken
Anorganische Kristallchemie
Intermetallische Verbindungen
Eigenschaftenmetallische Bindungen
nicht gerichtetmöglichst hohe KoordinationRaumerfüllung
dichteste Packung
Intermetallische Verbindungen
DatenbankenCRYSTMET (Stand Dezember 2010: 139’058 Phasen)
Structure and Powder Database for Metals and Intermetallic Compounds
http://www.tothcanada.com/Pearson’s Crystal Data (Stand 2012: 213’900 Datensätze für 126’000 Phasen)
http://asminternational.org/Pauling File
Inorganic Materials Database and Design Systemhttp://crystdb.nims.go.jp/
ReferenzbücherPearson's handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases
P. Villars & L.D. Calvert> 50,000 Phasen mit Strukturtyp, Herstellung und
ReferenzAtlas of Crystal Sructure Types for Intermetallic Phases (4 Bände)
J.L.C. Daams, P. Villars & J.H.N. van VuchtKristallstrukturdaten, Koordinationspolyeder
KZ=8KZ=8+6
Intermetallische Verbindungen
KZ=12 KZ=12
Reine Metallehexagonal dichteste Packung Mg, Zn, Ru, Co
kubisch dichteste Packung Cu, Pd, Au
kubisch innenzentriert W, Mo, Cr, Na
Mg
Cu W
Intermetallische Verbindungen
Legierungenfeste Lösungen oder Mischkristalle
einige Atome im reinen Metall werden durch andere Metallatome ersetzt
CuxAu1-x Cu3Au CuAuAtome statistisch
verteiltkubisch F
Atome geordnetkubisch P
Atome geordnettetragonal P
Polyeder Radien- Beispiel Koordinations-verhältnis zahl
Ikosaeder 0.90 Kristalloide 12Kuboktaeder 1.00 kdP 12Disheptaeder 1.00 hdP 12
abgestumpftes 1.22 Laves Phasen 12 Tetraeder
(Friauf-Polyeder)
Polyeder
Phasen-Typen
Hume-Rothery-Phasen
Zintl-Phasen
Laves-Phasen
Ikosaederstrukturen
ursprünglich im Messing-System (Cu,Zn) studiert
basiert auf dem VEK (Valenzelektronen-Konzentration) Regel
Anzahl Valenzelektronen / Anzahl Atome Strukturtyp
Beispiele
VEK = 1.5 β-Messing Stukturtyp
VEK = 1.61 γ-Messing Stukturtyp
VEK = 1.75 ε-Messing Stukturtyp
Hume-Rothery-Phasen
VEK = 1.5 β-Messing Stukturtyp
Hume-Rothery-Phasen
CuZn CuBe CuPd AuMg AuZn NiAl FeAl Cu5SnVE 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 0 3 0 3 1 4VEK 3/2 3/2 3/2 3/2 3/2 3/2 3/2 9/6
(CsCl-Typ)
3x3 β-Messing-struktur
52 Atome pro Elementarzelle
Hume-Rothery-Phasen
VEK = 1.61 γ-Messing Stukturtyp
Cu5Zn8 Ag5Cd8 Ni5Zn21 Cu31Sn8
VE 1 2 1 2 0 2 1 4VEK 21/13 21/13 42/26 63/39
Hume-Rothery-Phasen
VEK = 1.75 ε-Messing Stukturtyp
CuZn3 Ag5Al3 Cu3SnVE 1 2 1 3 1 4VEK 7/4 14/8 7/4
hexagonal dichteste Packung mit geordneter Verteilung der Cu und Zn Atome
VEK = 1.50 21/14 β-Messing Stukturtyp(CsCl)
VEK = 1.61 21/13 γ-Messing Stukturtyp(3x3 CsCl - 2 Atome)
VEK = 1.75 21/12 ε-Messing StukturtyphdP mit Ordnung
Hume-Rothery-Phasen
stark heteropolarer Bindungscharakter
metallischer Charakter weniger stark ausgebildet (etwas
ionisch)
IA oder IIA + IIB, IIIA, IVA oder VA Elemente
Zintl-Phasen
1 H
3 Li
11 Na
19 K
37 Rb
55 Cs
87 Fr
4 Be
12Mg
20 Ca
38 Sr
56 Ba
88 Ra
21 Sc
39 Y
71 Lu
103Lr
57 La
89 Ac
22 Ti
40 Zr
72 Hf
104Rf
58 Ce
90 Th
23 V
41 Nb
73 Ta
105Db
59 Pr
91 Pa
24 Cr
42Mo
74 W
106Sg
60 Nd
92U
25 Mn
43 Tc
75 Re
107Bh
61 Pm
93 Np
26 Fe
44 Ru
76 Os
108Hs
62 Sm
94 Pu
27 Co
45 Rh
77 Ir
109Mt
63 Eu
95 Am
28 Ni
46 Pd
78 Pt
110Uun
64 Gd
96 Cm
29 Cu
47 Ag
79 Au
111Uuu
65 Tb
97 Bk
30 Zn
48 Cd
80 Hg
112Uub
66 Dy
98 Cf
5 B
13 Al
31 Ga
49 In
81 Tl
113Uut
67 Ho
99 Es
6 C
14 Si
32 Ge
50 Sn
82 Pb
114Uuq
68 Er
100Fm
7 N
15 P
33 As
51 Sb
83 Bi
115Uup
69 Tm
101Md
8 O
16 S
34 Se
52 Te
84 Po
116Uuh
70 Yb
102No
9 F
17 Cl
35 Br
53 I
85 At
117Uus
2 He
10 Ne
18 Ar
36 Kr
54 Xe
86 Rn
118Uuo
Periodensystem der Elemente
1 H
3 Li
11 Na
19 K
37 Rb
55 Cs
87 Fr
4 Be
12Mg
20 Ca
38 Sr
56 Ba
88 Ra
21 Sc
39 Y
71 Lu
103Lr
57 La
89 Ac
22 Ti
40 Zr
72 Hf
104Rf
58 Ce
90 Th
23 V
41 Nb
73 Ta
105Db
59 Pr
91 Pa
24 Cr
42Mo
74 W
106Sg
60 Nd
92U
25 Mn
43 Tc
75 Re
107Bh
61 Pm
93 Np
26 Fe
44 Ru
76 Os
108Hs
62 Sm
94 Pu
27 Co
45 Rh
77 Ir
109Mt
63 Eu
95 Am
28 Ni
46 Pd
78 Pt
110Uun
64 Gd
96 Cm
29 Cu
47 Ag
79 Au
111Uuu
65 Tb
97 Bk
30 Zn
48 Cd
80 Hg
112Uub
66 Dy
98 Cf
5 B
13 Al
31 Ga
49 In
81 Tl
113Uut
67 Ho
99 Es
6 C
14 Si
32 Ge
50 Sn
82 Pb
114Uuq
68 Er
100Fm
7 N
15 P
33 As
51 Sb
83 Bi
115Uup
69 Tm
101Md
8 O
16 S
34 Se
52 Te
84 Po
116Uuh
70 Yb
102No
9 F
17 Cl
35 Br
53 I
85 At
117Uus
2 He
10 Ne
18 Ar
36 Kr
54 Xe
86 Rn
118Uuo
Periodensystem der Elemente
1 H
3 Li
11 Na
19 K
37 Rb
55 Cs
87 Fr
4 Be
12Mg
20 Ca
38 Sr
56 Ba
88 Ra
21 Sc
39 Y
71 Lu
103Lr
57 La
89 Ac
22 Ti
40 Zr
72 Hf
104Rf
58 Ce
90 Th
23 V
41 Nb
73 Ta
105Db
59 Pr
91 Pa
24 Cr
42Mo
74 W
106Sg
60 Nd
92U
25 Mn
43 Tc
75 Re
107Bh
61 Pm
93 Np
26 Fe
44 Ru
76 Os
108Hs
62 Sm
94 Pu
27 Co
45 Rh
77 Ir
109Mt
63 Eu
95 Am
28 Ni
46 Pd
78 Pt
110Uun
64 Gd
96 Cm
29 Cu
47 Ag
79 Au
111Uuu
65 Tb
97 Bk
30 Zn
48 Cd
80 Hg
112Uub
66 Dy
98 Cf
5 B
13 Al
31 Ga
49 In
81 Tl
113Uut
67 Ho
99 Es
6 C
14 Si
32 Ge
50 Sn
82 Pb
114Uuq
68 Er
100Fm
7 N
15 P
33 As
51 Sb
83 Bi
115Uup
69 Tm
101Md
8 O
16 S
34 Se
52 Te
84 Po
116Uuh
70 Yb
102No
9 F
17 Cl
35 Br
53 I
85 At
117Uus
2 He
10 Ne
18 Ar
36 Kr
54 Xe
86 Rn
118Uuo
Periodensystem der Elemente
β-Messing Stukturtyp (VEK ≠ 1.5)
AgLi LiTl MgTl CaTl SrTl
Zintl-Phasen
Cu3Au-Stukturtyp
Li3Hg CaTl3 CaSn3 NaPb3
Zintl-Phasen
NaTl-Stukturtyp
SiZn LiCd LiAl LiGa LiIn NaIn NaTl
Zintl-Phasen
Laves-Phasen
1:2 intermetallische Verbindungen
mit unterschiedlich grossen Atomen
MgCu2 Typ (Cu < Mg)
Cu Atome bilden ein Kagomé-Netz
Mg Atome bilden ein Diamantstruktur
Laves-Phasen
Kagomé Netz
12 Cu - abgestumpftes Tetraeder
Laves-Phasen
MgCu2
6 Cu - Oktaeder6 Mg - Cyclohexan-Typ Ring
Cu Koordination
Mg Koordination
Mg Atome bilden ein Wurzit (Lonsdaleite)-Typ (AB Packung) Struktur
Mg Koordination:abgestumpftes Tetraeder
Laves-Phasen
MgZn2 Typ
MgNi2 Typhexagonal ABAC Packung
Friauf-Polyeder
ZrZn22
NaCd2
β-Mg2Al3
drei 234-Atom Komplexefünf 234-Atom Komplexe tetraedrisch angeordnet
fünf Friauf-Polyeder (F5)sechs F5 Polyeder oktaedrisch angeordnet(234 Atome)
zwei 234-Atom Komplexe
NaCd2
β-Mg2Al3
Ikosaederstrukturen (Kristalloide)
ikosaedrische Koordination Atom in der Mitte (KZ=12) etwas kleinerSechs 5-zählige Achsen (jede Ecke)Zehn 3-zählige Achsen (jede Fläche)
kristallographisch nicht erlaubtkubische Symmetrie
Ikosaederstrukturen (Kristalloide)
Ikosaeder können sehr gut kubisch innenzentriert packenMoAl12
1 Al12 Zn20 Mg
1 Al12 Zn20 Mg12 Zn,Al
1 Al12 Zn20 Mg12 Zn,Al60 Zn,Al
1 Al12 Zn
Ikosaederstrukturen (Kristalloide)
Mg32(Al,Zn)49
1 Al12 Zn20 Mg12 Zn,Al60 Zn,Al12 Mg
Ionenkristalle
Eigenschaften
dichteste Packung von Kugeln
Pauling'sche Regeln
Wie sieht die Struktur von Li2O aus?
anorganische Polymere
Eigenschaften
Silikate
Zeolithmodell
Modell/Bild beschreiben
Al2[Si2O5](OH)4
Kaolinit
Muskovit
KAl2[AlSi3O10](OH)2
DLS
Was ist es?
Was wird als Daten gebraucht?
Was wird verfeinert?
Was wird minimiert?
Intermetallische Verbindungen
Eigenschaften
Was für Polyeder gibt es?
Hume-Rothery Phasen
Zintl Phasen
Laves Phasen
Ikosaederstrukturen
Quasikristalle