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Vorlesung Intermetallische Phasen

1. Einleitung

1.2 Metalle: Strukturbestimmende Größen

Für die Verbindungsbildung sind (nicht nur im Fall der Metalle) im wesentlichen drei Größen wichtig:
  1. Die Valenzelektronenkonzentration (kurz VEC) ist die Zahl der Elektronen/Atom. Diese Größe ist z.B. das entscheidende Kriterium für die Frage der möglichen Verbindungen Die VEC ist auch bei intermetallischen Phasen oft sehr wichtig. Das Problem bei der Betrachtung der VEC ist die Zahl der Valenzelektronen, die zwar für viele Metalle (z.B. Na=1, Mg=2, Al=3) unmittelbar klar ist, die bei vielen anderen Metallen aber auch vom Bindungspartner abhängen kann.
  2. Die Elektronegativität.
  3. Die Radien, hier die metallische Radien. Im Unterschied zu den Ionenradien (bei Salzen) lassen sich die Metallradien relativ gut aus dem halben Abstand der Atom im Element ermitteln. Allerdings hängen sie nicht nur von der Valenz, sondern auch von der Koordinationszahl ab. Bei Phasen mit deutlichem Elektronenübertrag (z.B. Zintl-Phasen) hat auch die Verwendung von Ionenradien ihre Berechtigung.
Die folgende Tabelle enthält die Werte für die Elektronegativitäten (nach Pauling) und die metallische Radien für die Koordinationszahl (CN) 12 für die angegebenen Valenzen (nach Teatum, Gschneidner, Waber).

Li Be
EN 1.0 1.5
rMetall 156 113
Valenz 1 2
Na Mg Al Si
EN 0.9 1.2 1.5 1.8
rMetall 191 160 143 132
Valenz 1 2 3 4
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se
EN 0.81.0 1.3 1.5 1.6 1.6 1.5 1.8 1.8 1.8 1.9 1.6 1.61.8 2.0 2.4
rMetall 238197 164 146 135 128 126 127 125 125 128 139 141137 139 140
Valenz 1 2 3 4 5 6 6 6 6 6 1 2 3 4 5 6
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te
EN 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 1.9 2.2 2.2 2.2 1.9 1.7 1.7 1.8 1.9 2.1
rMetall 255 215 180 160 147 140 136 134 135 138 145 157 166 155 159 160
Valenz 1 2 3 4 5 6 6 6 6 6 1 2 3 4 5 6
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po
EN 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.2 2.2 2.2 2.4 1.9 1.8 1.8 1.9 2.0
rMetall 273 224 188 158 147 141 138 135 136 139 144 157 172 175 170 176
Valenz 1 2 3 4 5 6 6 6 6 6 1 2 3 4 5 6

Tab. 1.2.1. Elektronegativitäten, Radien und Valenzelektronenzahlen von Metallen

Gemäß der allgemeinen Tendenzen innerhalb der Periodensystems nimmt die Elektronegativität von oben nach unten leicht ab, nach rechts nimmt sie zu. Die metallischen Radien nehmen nach unten zu und durchlaufen von links nach rechts ein Minimum in der Co- und Ni-Gruppe.

Entsprechend dieser Größen lassen sich die Metalle und damit dann die Gruppen intermetallischer Phasen abgrenzen.

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