Vorlesung Strukturchemie der Oxide
3.3.3 Metalloxide nach Zusammensetzung
Metalloxide M3O4
Von den Oxiden M3O4 kennt man zwei
wichtige Strukturtypen:
-
MIVMII2O4:
Einziger Vertreter dieses Typ (Lone-Pair-Einfluß!) ist
die Mennige
Pb3O4,
die als Korrosionsschutzmittel
eingsetzt wird. Die Struktur besteht aus
Pb4+O6-Oktaedern, die über zwei Kanten zu Strängen
verknüpft sind. Diese Stränge sind durch Pb2+ in ψ-trigonaler Umgebung
gegen Sauerstoff miteinander verbunden.
- Abbildungen: (links: Pb3O4-; rechts:
Spinell-Struktur)
-
Eine größere Gruppe von Übergangsmetallen bildet binäre und
ternäre Oxide der allgemeinen Zusammensetzung
MIIMIII2O4 mit
Spinell-Struktur
(Mineralogie
der Spinelle
und ein Foto von Magnetit
Fe3O4 ).
Die Oxidionen bilden eine kubisch dichteste Kugelpackung, die Kationen
besetzen 1/8 der tetraedrischen und die Hälfte der oktaedrischen
Lücken.
Beispiele sind der Inversspinell Fe3O4 (Hämatit,
Hammerschlag), Co3O4 (Normalspinell)
und Mn3O4 (Hausmannit, schwarz, tetragonal verzerrt,
Normalspinell). Die Unterschiede in der Kationenverteilung sind häufig
durch LFSE zu erklären:
Lücken |
Fe |
Mn |
Co |
|
|
|
|
|
Inversspinell |
Normalspinell |
Normalsspinell |
1/8 der TL |
Fe3+ (d5 |
Mn2+ (d5) |
Co2+ (d7) |
1/2 der OL |
Fe2+ (d6) + Fe3+ (d5) |
Mn3+ (d4) |
Co3+ (d6) |
Die obenstehenden Beispiele zeigen, daß high-spin d4- und
d6-Ionen wegen der grösseren Ligandenfeldstabilisierungsenergie
oktaedrische Koordination bevorzugen.