Polymorphe und Allotrope

Isakin Olga

17.01.2012

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Gliederung

Allotrope: ● Kohlenstoff

● Phosphor Polymorphe: ● Ritonavir

● Calciumcarbonat

● Schokolade

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Polymorphie und Allotropie

Polymorphie (Allotropie) ist nach einer Definition von E. A. Mitscherlich in der Chemie die Eigenschaft, dass eine Substanz in verschiedenen Erscheinungsformen (Festkörpermodifikationen) vorkommen kann.

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Enantiotrope und monotrope Phasenumwandlung

z.B. Diamant ↔ Graphit z.B. weißer Phosphor

[1]

5

Kohlenstoff

FullereneDiamant

GraphitNanotubes

[3][2]

[2] [2]

[4]

6

Graphit und Diamant

Übereinandergelagerte, planare Kohlenstoffschichten

→ ABA-Stapelform Abstand zwischen den

Bindungsebenen 335 pm Schwache Van-der-Waals WW

zwischen den Schichten sp²-hybridisiert

Diamant-Struktur sp³-hybridisiert kubische Diamanten Struktur → ABC

und eine hexagonale Struktur→ AB (Lonsdaleit)

Abstand zwischen den Bindungsebenen 205 pm

Bindungspartner 154 pm

[5]

[5]

[5]

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Fullerene und Nanotubes

Geschlossene Käfig Form aus regelmäßigen Fünf- und Sechsecken

C-C-Abstand 141 pm Hohe Stabilität durch Aromatizität

(delokalisierte Elektronen) + niedrige Reaktivität

C-Atome sind in Sechsecken angeordnet → aufgerollte einatomige Schicht von Graphit

C-C-Abstand 147 pm MWNTs und SWNTs (multi walled

nanotubes und single walled nanotubes)

[6]

[8]

[7]

[9]

[10][10]

8

Phosphor[11] [11]

[12][12]

[5]

9

Weißer und schwarzer Phosphor

Weißer Phosphor: Tetraedrische P Moleküle weicher wachsartiger Stoff sehr giftig flüchtigste und reaktivste

Modifikation (selbstentzündend an Luft)

Bindungswinkel 60°

Schwarzer Phosphor: thermodynamisch stabilste Form übereinander liegende

Doppelschichten

[11]

[5]

4

10

Violetter Phosphor: Phosphoratome ordnen sich in

fünfeckigen Röhren an, diese bilden gitterartige Vernetzungen (Röhrenstruktur)

Faserige Form des roten P: reaktionsträger als weißer P mit Kristallstruktur des

Hittorfschen P eng verwandt

→ Röhren mit pentagonalem Querschnitt

→ reguläre Abfolge von drei unterschiedlichen Baueinheiten

parallele Anordnung der

Phosphorröhren

Violetter und roter Phosphor

[13]

[14]

[13]

11

Ritonavir

Handelsname Norvir ® (Form I) ein hochwirksames antivirales Medikament für die AIDS-Therapie

1992: Entwicklung des Medikaments → Form I 1996: weltweite Zulassung auf dem Markt 1998: Medikament wurde vom Markt genommen → Form II

geringere Löslichkeit 1999: Neuzulassung der veränderten Kapseln → nur aus Form II

[15]

[16]

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Calciumcarbonat

Calciumcarbonat: häufigstes Mineral

in der Natur Modifikationen:

Calcit,

Aragonit und

Vaterit

[17]

13

Calcit trigonales Kristallsystem a = b = 498 pm c = 1712 pm α = β = γ 90° dieser Typ lässt sich vom

NaCl-Typ ableiten C trigonal planar von drei O

umgeben Calciumionen oktaedrisch von

sechs Carbonationen umgeben

stabilste Form

[17]

14

Aragonit Kristallisation im

orthorhombischen Systema = 496 pm, b = 797 pm, c = 574 pm α = β = γ 90° dieser Typ lässt sich vom NiAs-

Typ ableiten Calciumionen sind trigonal-

prismatisch von sechs Carbonatgruppen umgeben

Carbonatgruppen sind oktaedrisch von sechs Calciumionen umgeben

[18]

[19] [19]

15

Polymorphismus, der schmeckt

[15]

[21]

[22]

[20]

16

Literaturverzeichnis[1] Skript zur Vorlesung Festkörperchemie I, S. 33/34[2] http://www.kienzlers-world.de/Unterricht/downloads/Chemie_8/Modifikationen.pdf, Besuchsdatum 23.12.2011[3] http://www.timmeyer.de/PDF/Forschung_Beton.pdf, Besuchsdatum 23.12.2011[4] http://us.123rf.com/400wm/400/400/fambros/fambros0902/fambros 090200015/4296425-carbon-form-periodensystem-der-elemente.jpg, Besuchsdatum 23.12.2011[5] Riedel/Janiak, Anorganische Chemie, 7.Auflage, 2007[6] http://www.cumschmidt.de/sm_fullerene.htm, Besuchsdatum 27.12.2011[7] http://eosl.gtri.gatech.edu/Portals/8/c60.gif, Besuchsdatum 27.12.2011[8] http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Kohlenstoffnanoroehre_Animation.gif&filetimestamp=20051001213841, Besuchsdatum

27.12.2011[9] Die Modifikationen des Kohlenstoffs, Abschlusspräsentation zu „EDV für Chemiker“ von Sabine Simon, Uwe Schaller, Michael Schütz im SS

2004, Besuchsdatum 23.12.2011[10] http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/nawi.inst.260/%C3%9Cbungen/vortrag_naotubes.pdf, Besuchsdatum 23.12.2011[11] http://de.wikipedia.org/wiki/Phosphor, Besuchsdatum 23.12.2011[12] http://www.seilnacht.com/Lexikon/15Phosp.htm, Besuchsdatum 28.12.2011[13] A.Pfitzner, Angew.Chem., 2006, 714-715[14] Thun und Krebs, Über Struktur und Eigenschaften der Halbmetalle. XXll. Die Kristallstruktur des Hittorfschen Phosphors, 1969[15] Klaus Roth, Chem. Unserer zeit, 2006, 398-406[16] http://2.bp.blogspot.com/_-wrPH-GokOc/TMDWJbZ2j3I/AAAAAAAAGNU/Ck-AkHleM_g/s1600/norvir_1%5B1%5D.jpe, Besuchsdatum

28.12.2011[17] Michael Reuß: Beeinflussung der feinstkristallinen Ausscheidung von Calciumcarbonat (CaCO3) durch Verfahrensparameter und die

Dotierung mit ausgewählten Chloriden der Seltenen Erden, Dissertation, Lübeck 2003, S.6, verändert[18] http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/Gif_bilder/Strukturtypen/ab_nickelarsenid.gif, Besuchsdatum 04.01.2012, verändert[19] http://de.wikipedia.org/wiki/Nickelarsenid, Besuchsdatum 04.01.2012[20] http://www.maggi.de/NR/rdonlyres/F463F874-E671-41B3-AA49-D7C2520D880D/0/schokolade_1.jpg, Besuchsdatum 04.01.2012[21] http://www.planet-wissen.de/alltag_gesundheit/essen/schokolade/img/intro_schokolade_tafeln_g.jpg, Besuchsdatum 04.01.2012[22] http://www.cafe-passon.de/uploads/pics/schokolade.jpg, Besuchsdatum 04.01.2012

Weiter Quellen:Ulrich Müller, Anorganische Strukturchemie, 6. Auflage, Teubner, 2008http://www.future-carbon.de/de/Nanomaterialien, Besuchsdatum 28.12.2011