4.2 Strukturchemie

Die Strukturen der Hume-Rothery-Phasen leiten sich sämtlich von denen einfacher Metallpackungen ab:

α-Phasen kristallisieren im f.c.c-Gitter (Cu-Typ) mit statistischer Elementverteilung
β-Phasen bilden den W-Typ (kubisch innenzentriertes Gitter) ebenfalls mit statistischer Elementverteilung
Die β'-Phasen sind geordnete b.c.c.-Strukturen vgl. die Überstrukturen bei Substitutionsmischkristallen.
Die sog. γ-Messing-Struktur (Stichwort: kubisch kompliziert?) besteht aus einer kubischen Elementarzelle mit 52 Atomen, die in der folgenden Weise als Defekt-Typ der kubisch innenzentrierten Packung beschrieben werden kann:

Abb. 4.2.1. Struktur von γ-Messing ‣SVG
Setzt man 3x3x3 = 27 b.c.c. Zellen (mit je 2 Atomen) zu einer großen kubischen Zelle mit 54 Atomen zusammen (Abb. oben) und entfernt die Atome an den Würfelecken- (=8/8=1 Atom) und das Atom im Zentrum (1 Atom), dann verbleiben 52 Atome in der Elementarzelle. Dadurch ergeben sich insgesamt drei verschiedene Atomsorten, die um die entstehenden 'Löcher' wie folgt angeordnet sind:
- Würfel um das Loch (in Abb. 4.2.1. blaue Kugeln)
- Oktaeder um das Loch (schwarz)
- Kuboktaeder um das Loch (rot)
Diese Kubokateder füllen den Raum lückenlos. Die Verzerrung um die Lücken führt zu einer Symmetrieerniedrigung von der Raumgruppe I m 3 m zur Raumgruppe I -4 3 m, aus dem innerer Würfel werden zwei Tetraeder (gelb und blau) Die Koordinationszahlen (CN) der einzelnen kristallographischen Lagen nach der Verzerrung sind wieder sehr ausgeglichen (am Beispiel von γ-Messing):
- Zn auf 8(c): 9+1 (schwarz)
- Zn auf 24(g): 11 (weiss)
- Cu auf 8(c): 12 (blau)
- Cu auf 12(e): 12 (gelb)
In anderen Systemen kommt es auch noch zu einer weiteren Symmetrieerniedrigung z.B. in primitive Elementarzellen.
Die δ-Phasen sind mit den γ-Phasen strukturell eng verwandt, es liegt ebenfalls eine große kubische Zelle vor.
Die ζ-Phasen sind hexagonal dichte Kugelpackungen mit einer großen Überstrukturzelle.
Die ε-Phasen kristallisieren in hexagonal dichten Packungen.
η-Phasen bilden die β-Mn-Struktur mit statistischer Elementverteilung.

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Oxide