2.4 Strukturchemie II: Varianten einfacher Strukturtypen

Stapelvarianten

Zahl der Schichten	Stapelfolge	Jagodzinski- Symbol	Beispiel
2	|:AB:|	h	Mg-Typ
3	|:ABC:|	c	Cu-Typ
4	|:ABAC:|	hc	La, Pr, Nd, Pm
5	|:ABCBC:|	chc
6	|:ABCACB:|	cch
9	|:ABABCBCAC:|	hhc	Sm

Verzerrungsvarianten

• Verzerrungsvarianten der hexagonal-dichten Kugelpackung (h.c.p.):
  • hexagonale Verzerrung (Änderung des c/a-Verhältnisses)
    • Eine hexagonal dichte Kugelpackung mit vergrößertem c/a-Verhältnis liegt z.B. für Zn, Cd vor, wo das c/a-Verhältnis von normalweise 1.63 auf ca. 1.9 vergrößert ist. Dadurch weist jedes Atom sechs nähere Nachbarn innerhalb der Schicht und sechs weitere Nachbarn zu benachbarten Schichten auf. (Wert für Zn: 6* 265.9 pm und 6* 290.6 pm). Diese Strukturen sind als dichte Packung von gestreckten Ellipsoiden (Zigarren) zu verstehen.
    • Hexagonal dichte Kugelpackung mit verkleinertem c/a-Verhältnis finden sich bei den Elementstrukturen von Y, Ho, Er und Tm (c/a ca. 1.57).
• Verzerrungsvarianten der kubisch innenzentrierte Packung (b.c.c.):
  Bei den verzerrten Varianten der b.c.c.-Packungen ergeben sich zwei wichtige Verzerrungsrichtungen:
  • tetragonale Verzerrung (Dehnung oder Stauchung von a)
    • b.c.c. mit verkleinertem c/a-Verhältnis z.B. bei Y, Ho, Er und Tm
    • b.c.c. mit vergrößertem c/a-Verhältnis z.B. bei In: (4*325 pm , 8*338 pm). Diese Art der Verzerrung ist, wie Abbildung 3.2.3 zeigt, zugleich als Variante der kubisch-flächenzentrieten Packung mit gestauchtem c/a-Verhältnis anzusehen.

      Abb. 2.4.1. Verzerrte kubische Packungen ‣SVG

      Dies ist besonders eindrucksvoll mit der Hilfe einer VRML-2-Abbildung des f.c.c.-b.c.c.-Übergangs (Martensit-Umwandlung) zu erkennen (s. auch das Video unten).

• Verzerrungsvarianten der kubisch-flächenzentrierten Packung:
  • tetragonale Verzerrung (Dehnung oder Stauchung von a)
    • f.c.c. mit verkleinertem c/a-Verhältnis s.o.
  • rhomboedrische Verzerrung (Dehnung oder Stauchung entlang der Raumdiagonalen)
    • f.c.c. mit gestauchter Raumdiagonale: Diese Art der Verzerrung bildet den Übergang der f.c.c.-Packung zum kubisch primitiven α-Po-Typ (s. Abbildung 2.4.1.). In der Rhomboeder-Aufstellung der kubisch dichten Kugelpackung liegt der Rhomboederwinkel bei 60^o, im Hg (s. Abb. 2.4.2.) beträgt er 70.5^o und für α-Po geht er schließlich auf 90^o auf.

    Abb. 2.4.2. Struktur von elementarem Quecksilber (grün: Elementarzellen des verzerrter Po-Typ; grau: Kuboktaeder (CO) als Koordinationspolyeder der gestauchten f.c.c.-Struktur)

• Video ... (aus der Strukturchemievorlesung WS 2021)

  ... zur Martensit-Umwandlung und zu den Strukturen von In und Hg (79MB|MP4|H264)

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