Vorlesung Anorganische Strukturchemie 2.3. Strukturen kovalenter Verbindungen (Auswahl) 2.3.4. Weitere neutrale kovalente Verbindungen

Die Elementanalogen Strukturen der Anionenbildner untereinander lassen sich, wenn eine Bindung zu einem Chalkogen vorliegt, sehr oft als bindungsaufgefüllte Varianten der Elementstrukturen (Varianten II) strukturell verstehen.

• V-VI: Bekannt ist, dass die molekular aufgebauten P-Oxide und -Sulfide vom weißen Phosphor abgeleitet werden können (s. Kapitel 6.4. der Nichtmetall-Vorlesung). Analoges gilt im Fall der Schichten im grauen Arsen für As₂O₃ (dem sogenannten Claudetit). Eine weitere Variante (ohne Analogie zu den Elementstrukturen) findet sich in den 'Leitern' in Sb₂O₃ (Valentinit, Weißspiessglanz).

  Sb4O6	As2O3 (Claudetit)	Sb2O3 (Valentinit)	As4Se4

  Abb. 2.3.4.1. Strukturen ausgewählter Pentel-Chalkogenide

  Auch die Pentel-Sulfide, die ebenfalls als Minerale in der Natur vorkommen, sind mit der 8-N-Regel erklärbar:

  • Auripigment, As₂S₃ (gelbe Kristalle in Abb. 2.3.4.2.), ist isotyp zum Valentinit.
  • α-As^II₄S₄ (Realgar, rot) enthält zwei As-As-Bindungen, Arsen ist hier dreibindig, Schwefel zweibindig. Die Molekülstruktur entspricht zwar der von S₄N₄, die Elementverteilung ist jedoch genau umgekehrt! Auch S₈ ist im Grunde nahe verwandt, es sind lediglich zwei weitere Element-Element-Brücken vorhanden! As₄Se₄ ist isostrukturell zum Realgar.

  Abb. 2.3.4.2. Realgar (rot) und Auripigment (gelb)

• Verbindungen der Systeme IV-VI sind bei 1:1-Stöchiometrie E(V)-isoster. Bei den 1:2-Phasen findet man 4- und 2-Bindigkeit, d.h. verknüpfte Tetraeder in den diversen Varianten (SiO₂, SiS₂, GeS₂).
• Im System IV-V gibt es zahlreiche interessante Verbindungen wie z.B. im Si-As-System die Phasen SiAs, SiAs₂ und SiAs₃, in denen Si immer vier- und As dreibindig vorliegt.
  Natürlich kann man auch die Mooser-Pearson-Beziehung bemühen, um festzustellen dass die Verbindungen elektronenpräzise, d.h. physikalisch Halbleiter sind. Z.B. für SiAs:
  • 4+5=9 Elektronen pro Formeleinheit
  • 0 Bindungen zwischen den Anionen (As)
  • 2 freie Elektronen (1 EP) am Anion (As)
  • 1 Bindung zwischen den Kationen (Si)
  • Zahl der Anionen = 1
  • eingesetzt: (9+1-2)/(1) = 8 q.e.d.
• Als Beispiel einer kovalent aufgebauten III-VI-Verbindung sei GaTe genannt, wo Ga^- (vierbindig) und Te⁺ (dreibindig) vorliegt und das damit isotyp zu SiAs kristallisiert.

Viele weitere Verbindungen dieser Gruppe sind im Kapitel 5.3. der Vorlesung intermetallische Phasen zusammengestellt.

... und weiter mit Verbindungen, die nicht mehr der 8-N-Regel folgen (Kap. 2.3.5.) ...

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