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