Strukturchemie. Kristallstrukturen. Elementstrukturen. Kugelpackungen. Kubisch dichte Kugelpackung. Lehramt 1a Sommersemester

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1 Kugelpackungen Kubisch dichte Kugelpackung Lehramt 1a Sommersemester

2 Kugelpackungen: kubisch dichte Packung (kdp, ccp) C B A A C B A C B A C Lehramt 1a Sommersemester

3 Kugelpackungen Atome pro Zelle: Auf den Flächen: 6 x 1/2 = 3 Auf den Ecken: 8 x 1/8 = 1 Summe: 4 Atome / Zelle Elementarzelle kubisch dichte Kugelpackung kdp_zelle.dsf Lehramt 1a Sommersemester

4 Kugelpackungen Hexagonal dichte Kugelpackung Lehramt 1a Sommersemester

5 Kugelpackungen: : Hexagonal dichte Packung (hdp, hcp) B A B A B A B A Lehramt 1a Sommersemester

6 Kugelpackungen: : Hexagonal dichte Packung (hdp, hcp) c a b DSF-Datei Elementarzellen hexagonal dichte Kugelpackung Lehramt 1a Sommersemester

7 Lücken in Kugelpackungen: Kubisch dichte Packung Lehramt 1a Sommersemester

8 Oktaederlücken in Kugelpackungen: Kubisch dichte Packung Lehramt 1a Sommersemester

9 Tetraederlücken in Kugelpackungen Lehramt 1a Sommersemester

10 Kubisch innenzentrierte Struktur Lehramt 1a Sommersemester

11 Kubisch innenzentrierte Struktur Lehramt 1a Sommersemester

12 Kubisch innenzentrierte Struktur: Koordinationspolyeder Lehramt 1a Sommersemester

13 Kubisch innenzentrierte Struktur: Koordinationspolyeder Lehramt 1a Sommersemester

14 Hexagonal dichte Kugelpackung: Koordinationspolyeder Lehramt 1a Sommersemester

15 Hexagonal dichte Kugelpackung: Koordinationspolyeder Lehramt 1a Sommersemester

16 Kubisch dichte Kugelpackungen: Koordinationspolyeder Lehramt 1a Sommersemester

17 Kubisch dichte Kugelpackungen: Koordinationspolyeder Lehramt 1a Sommersemester

18 Beispiele: Metalle und Edelgase Kubisch dichte Packung (Cu( Cu-Typ): Cu,, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Rh, Ir, Pb, Al, Ca, Sr, Ce, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Hexagonal dichte Packung (Mg( Mg-Typ): Be, Mg,, Sc, Y, La, Pr, Nd, Gd, Ho, Ti, Zr, Hf, Re, Ru, Os, Co, Zn, Cd, He. Kubisch innenzentrierte Struktur (W-Typ( Typ): Li, Na, K, Rb, Cs, Ba, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W,, Fe. Lehramt 1a Sommersemester

19 AB und AB 2 Strukturen Cäsiumchlorid: : CsCl-Typ Lehramt 1a Sommersemester

20 AB und AB 2 Strukturen Natriumchlorid: : NaCl-Typ Lehramt 1a Sommersemester

21 AB und AB 2 Strukturen Natriumchlorid: : NaCl-Typ Lehramt 1a Sommersemester

22 AB und AB 2 Strukturen Zinksulfid: : ZnS-Typ Typ, Zinkblende-Typ DSF-Datei Lehramt 1a Sommersemester

23 AB und AB 2 Strukturen Zinksulfid: : ZnS-Typ Typ, Zinkblende-Typ DSF-Datei Lehramt 1a Sommersemester

24 AB und AB 2 Strukturen Zinksulfid: : ZnS-Typ Typ, Zinkblende-Typ Lehramt 1a Sommersemester

25 AB und AB 2 Strukturen Calciumfluorid: : CaF 2 -Typ, Fluorit-Typ Lehramt 1a Sommersemester

26 AB und AB 2 Strukturen Calciumfluorid: : CaF 2 -Typ, Fluorit-Typ Lehramt 1a Sommersemester

27 AB und AB 2 Strukturen Calciumfluorid: : CaF 2 -Typ, Fluorit-Typ Lehramt 1a Sommersemester

28 Elementstrukturen Raumerfüllung llung: Kubisch dichte Kugelpackung a a d 2r 4 Atome pro Zelle Raumerfüll ung : R = V V 4( π ( V V Atome Zelle 2) 4 a 3 Atome 3 4 R = = = 3 Zelle a 4 3 V Atome = 4 ( π r ) V 3 Zelle = r = 1 2 d d = 2 a = a 4 0,74 Raumerfüllung : 74% Lehramt 1a Sommersemester a 3

29 Raumerfüllung llung: Kubisch raumzentrierte Struktur (W-Typ Typ) d R a 2 Atome pro Zelle Raumerfüll ung : R = V V 2 π r V V Atome Zelle 2 ( π( 2r d F = a + a = 2 a d R = d F + a = d R = a 3 4 r = r = 4 R 4 a 1 d = 1 a 3) Atome R = = = = 3 3 Zelle a a ) 0,68 Lehramt 1a Sommersemester d R d F a a 3a Raumerfüllung : 68% 2

30 AB-Strukturen Radienquotient Beispiel: NaCl-Typ Annahme: Kubisch dichte Packung der Anionen (Cl - ), in den Oktaederlücken sitzen die Kationen (Na + ). Anionen und Kationen berühren sich. Es gelten dann bestimmte optimale Verhältnisse von Anionen- bzw. Kationenradien, abhängig vom Strukturtyp. Oktaderlücke Projektion der ab-fläche Lehramt 1a Sommersemester

31 AB-Strukturen Radienquotient Beispiel: NaCl-Typ r A r K a a 2 4 = 2 (r + K ra ) = (a 2 r ) r A = a r K r r K A = A (a 2 r a 4 r 1 (a 2 ( a K 2 4 = r a A 4 2 rk 2 = 1= 0,414 r 2 A A ) 2) Lehramt 1a Sommersemester

32 AB- und AB 2 -Strukturen Radienquotienten Radienquotienten können für alle einfachen Strukturen berechnet werden. Obwohl diese Radienquotienten gegeben sind, treten bei sehr vielen Verbindungen tatsächlich andere Strukturen auf. Der Grund hierfür ist, dass Atome tatsächlich keine starren Kugeln sind. Struktur- Radienquotient Koordinationszahl typ r K / r A Kation CsCl 0, NaCl 0, ZnS 0, CaF 2 0, Koordinationszahl Anion TiO 2 0, Lehramt 1a Sommersemester

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