Vorlesung Intermetallische Phasen
6. Zintl-Phasen (A1-B2)
6.3 Ternäre Zintl-Phasen
Das Zintl-Klemm-Konzept läßt sich auch auf zahlreiche
ternäre und quaternäre Verbindungen anwenden, die zwei B2-Metalle
nebeneinander enthalten. Hier sollen nur als Beispeiel für die extreme
strukturelle Vielfalt dieser Verbindungeklasse einige Verbindungen
beschrieben werden. Je nach Elektronegativitätsverhältnissen zwischen
den beiden B2-Metallen erhält man den Übergang zu den einfachen binären
Zintl-Phasen (kleine Elektronegativitätsdifferenz), oder (bei großer
Elektronegativitätsdifferenz) können die Anionenteilverbände mit
komplexen Anionen (z.B. Silicaten) verglichen werden.
Hier eine kleine Auswahl entsprechender ternärer Phasen:
- Isosterie zu den Elementen bzw. Vergleichbarkeit zu binären Zintlphasen (kleine
EN-Differenz zwischen den B-Elementen)
- Das Anion in der Verbindung LiGaSn ist nach
dem Zintl-Konzept
LiGaSn --> Li+ + GaSn-
isoelektronisch zum Tl- in NaTl und zum C im Diamant. Entsprechend
kann LiGaSn auch als Defekt-Variante des NaTl-Typs angesehen werden, da hier nur
ein halbes Kation pro Tetraedergerüstatom vorhanden ist.
- KSnAs ist ein entsprechendes Beispiel
für Isosterie zu den Elementen der V. Hauptgruppe: Zinn wird hier nach ionischer
Aufspaltung ebenfalls 3-bindig wie As, so daß letztlich As-analoge Schichten
mit alternierender Sn- und As-Besetzung resultieren.
- Die Verbindung KSnSb2 enthält
nach demselben Schema wie KSnAs zwei Arten von Schichten: reine Sb-Netze neben SnSb--Netzen.
- Bei große Elektronegativitätsdifferenz zwischen den beiden
B-Elementen sind die Anionenteilverbände in den ternären Zintl-Phasen
eher den komplexen Anionen (wie z.B. den Silicaten) vergleichbar:
- Das erste Beispiel ist hier Na6Ga2Se6
das nach ionischer Zerlegung:
Na6Ga2Se6 --> 6 Na+ + [Ga2Se6]6-
über Kanten verknüpfte Doppeltetraeder enthält
(Ga- vierbindig, 2* Se 2-bindig d.h. Se0; 4 * Se: 1-bindig = Se-)
- In Na7In3Se8
sind die InSe4-Tetraeder in Übereinstimmung mit der ionischen Zerlegung:
Na7In3Se8 --> 7 Na+ + In3Se87-
über Kanten und Ecken verknüpft (2 * Se 2-bindig = Se0; 4 * Se 1-bindig = Se-).
- NaAlSe2
zeigt nach
4 NaAlSe2 --> 4 Na+ +
Al4Se84-
P4O10-analoge Anionen, die gemäß
[Al4Se6Se4/2]4- über vier Ecken zu Schichten verknüpft
sind.
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Na7In3Se8 |
Na6Ga2Se6 |
NaAlSe2 |
An der Zintl-Grenze, bereits bei einigen schweren Metalliden
mit Elementen der IV. Hauptgruppe, aber dann bei fast allen
A1-B1-Verbindungen mit den Elementen der 3. Hauptgruppe
treten Cluster als Bauelemente auf. Diese Phasen lassen
sich noch nach elektrovalenten Konzepten beschreiben, wenn man die
Wade-Regeln für die Erklärung der Bindigkeit im Anionenteilverband mit berücksichtigt.
Einige ausgewählte Beispiele für solche Phasen sollen noch im
Kap. 6.4. vorgestellt werden.