Metall und Legierungen - Anorganische Chemie, AK Röhr, Freiburg
Metall und Legierungen - Anorganische Chemie, AK Röhr, Freiburg
Metall und Legierungen - Anorganische Chemie, AK Röhr, Freiburg
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Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Zinn: <strong>Metall</strong> <strong>und</strong> <strong>Legierungen</strong><br />
Chemische Bindung – Strukturen – Eigenschaften – Anwendung<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
AGP-’Highlight’, 12.2013, C. <strong>Röhr</strong>
1 Einleitung: Intermetallische Phasen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
2 Sn, elementar<br />
3 Sn + Cu<br />
4 Sn + Nb<br />
5 Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9-Cluster<br />
Clathrate<br />
6 Zusammenfassung
1 Einleitung: Intermetallische Phasen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
2 Sn, elementar<br />
3 Sn + Cu<br />
4 Sn + Nb<br />
5 Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9-Cluster<br />
Clathrate<br />
6 Zusammenfassung
<strong>Metall</strong>e <strong>und</strong> <strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Eigenschaften<br />
gute elektrische <strong>und</strong> Wärmeleiter<br />
vielfältige (einstellbare) mechanische<br />
Eigenschaften<br />
ungewöhnliche mechanische<br />
Eigenschaften (’Gestalterinnernde<br />
<strong>Legierungen</strong>’)<br />
ferromagnetisch<br />
Supraleiter<br />
heterogen-katalytische Eigenschaften<br />
auch nichtkristallin ↦→ metallische<br />
Gläser, Quasikristalle<br />
Anwendung<br />
mit weitem Abstand<br />
wichtigste mechanische<br />
Werkstoffe (Maschinenbau)<br />
Werkstoffe der Elektrotechnik<br />
<strong>und</strong> Elektronik<br />
Baustoffe<br />
Magnetwerkstoffe (inkl.<br />
Supraleitende Magnete)<br />
Heterogenkatalysatoren<br />
Thermoelektrika<br />
Elektrodenmaterialien ...
<strong>Metall</strong>e <strong>und</strong> <strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Eigenschaften<br />
gute elektrische <strong>und</strong> Wärmeleiter<br />
vielfältige (einstellbare) mechanische<br />
Eigenschaften<br />
ungewöhnliche mechanische<br />
Eigenschaften (’Gestalterinnernde<br />
<strong>Legierungen</strong>’)<br />
ferromagnetisch<br />
Supraleiter<br />
heterogen-katalytische Eigenschaften<br />
auch nichtkristallin ↦→ metallische<br />
Gläser, Quasikristalle<br />
Anwendung<br />
mit weitem Abstand<br />
wichtigste mechanische<br />
Werkstoffe (Maschinenbau)<br />
Werkstoffe der Elektrotechnik<br />
<strong>und</strong> Elektronik<br />
Baustoffe<br />
Magnetwerkstoffe (inkl.<br />
Supraleitende Magnete)<br />
Heterogenkatalysatoren<br />
Thermoelektrika<br />
Elektrodenmaterialien ...<br />
?? Struktur – Eigenschaft ??
<strong>Metall</strong>e <strong>und</strong> <strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Eigenschaften<br />
gute elektrische <strong>und</strong> Wärmeleiter<br />
vielfältige (einstellbare) mechanische<br />
Eigenschaften<br />
ungewöhnliche mechanische<br />
Eigenschaften (’Gestalterinnernde<br />
<strong>Legierungen</strong>’)<br />
ferromagnetisch<br />
Supraleiter<br />
heterogen-katalytische Eigenschaften<br />
auch nichtkristallin ↦→ metallische<br />
Gläser, Quasikristalle<br />
Anwendung<br />
mit weitem Abstand<br />
wichtigste mechanische<br />
Werkstoffe (Maschinenbau)<br />
Werkstoffe der Elektrotechnik<br />
<strong>und</strong> Elektronik<br />
Baustoffe<br />
Magnetwerkstoffe (inkl.<br />
Supraleitende Magnete)<br />
Heterogenkatalysatoren<br />
Thermoelektrika<br />
Elektrodenmaterialien ...<br />
?? Struktur – Eigenschaft ??<br />
?? Elemente/Elementverhältnisse – Struktur ??
<strong>Metall</strong>e <strong>und</strong> <strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Eigenschaften<br />
gute elektrische <strong>und</strong> Wärmeleiter<br />
vielfältige (einstellbare) mechanische<br />
Eigenschaften<br />
ungewöhnliche mechanische<br />
Eigenschaften (’Gestalterinnernde<br />
<strong>Legierungen</strong>’)<br />
ferromagnetisch<br />
Supraleiter<br />
heterogen-katalytische Eigenschaften<br />
auch nichtkristallin ↦→ metallische<br />
Gläser, Quasikristalle<br />
Anwendung<br />
mit weitem Abstand<br />
wichtigste mechanische<br />
Werkstoffe (Maschinenbau)<br />
Werkstoffe der Elektrotechnik<br />
<strong>und</strong> Elektronik<br />
Baustoffe<br />
Magnetwerkstoffe (inkl.<br />
Supraleitende Magnete)<br />
Heterogenkatalysatoren<br />
Thermoelektrika<br />
Elektrodenmaterialien ...<br />
?? Struktur – Eigenschaft ??<br />
?? Elemente/Elementverhältnisse – Struktur ??<br />
?? Elemente – Elementverhältnisse/chemische Zusammensetzung ??
<strong>Metall</strong>e <strong>und</strong> <strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Eigenschaften<br />
gute elektrische <strong>und</strong> Wärmeleiter<br />
vielfältige (einstellbare) mechanische<br />
Eigenschaften<br />
ungewöhnliche mechanische<br />
Eigenschaften (’Gestalterinnernde<br />
<strong>Legierungen</strong>’)<br />
ferromagnetisch<br />
Supraleiter<br />
heterogen-katalytische Eigenschaften<br />
auch nichtkristallin ↦→ metallische<br />
Gläser, Quasikristalle<br />
Anwendung<br />
mit weitem Abstand<br />
wichtigste mechanische<br />
Werkstoffe (Maschinenbau)<br />
Werkstoffe der Elektrotechnik<br />
<strong>und</strong> Elektronik<br />
Baustoffe<br />
Magnetwerkstoffe (inkl.<br />
Supraleitende Magnete)<br />
Heterogenkatalysatoren<br />
Thermoelektrika<br />
Elektrodenmaterialien ...<br />
?? Struktur – Eigenschaft ??<br />
?? Elemente/Elementverhältnisse – Struktur ??<br />
?? Elemente – Elementverhältnisse/chemische Zusammensetzung ??<br />
?? Stabilität ?? chemische Bindung ??
<strong>Metall</strong>e <strong>und</strong> <strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Eigenschaften<br />
gute elektrische <strong>und</strong> Wärmeleiter<br />
vielfältige (einstellbare) mechanische<br />
Eigenschaften<br />
ungewöhnliche mechanische<br />
Eigenschaften (’Gestalterinnernde<br />
<strong>Legierungen</strong>’)<br />
ferromagnetisch<br />
Supraleiter<br />
heterogen-katalytische Eigenschaften<br />
auch nichtkristallin ↦→ metallische<br />
Gläser, Quasikristalle<br />
Anwendung<br />
mit weitem Abstand<br />
wichtigste mechanische<br />
Werkstoffe (Maschinenbau)<br />
Werkstoffe der Elektrotechnik<br />
<strong>und</strong> Elektronik<br />
Baustoffe<br />
Magnetwerkstoffe (inkl.<br />
Supraleitende Magnete)<br />
Heterogenkatalysatoren<br />
Thermoelektrika<br />
Elektrodenmaterialien ...<br />
?? Struktur – Eigenschaft ??<br />
?? Elemente/Elementverhältnisse – Struktur ??<br />
?? Elemente – Elementverhältnisse/chemische Zusammensetzung ??<br />
?? Stabilität ?? chemische Bindung ??
Ketelaar-Dreieck der Bindungstypen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Bindungstypen nach EN<br />
Kovalente<br />
Verbindungen<br />
Ionenkristalle<br />
∆EN<br />
kovalent<br />
ionisch<br />
ΣEN<br />
metallisch<br />
Elemente<br />
<strong>Metall</strong>e<br />
<strong>Legierungen</strong>
Ketelaar-Dreieck der Bindungstypen<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Stabilität?<br />
Coulomb<br />
ionisch<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
Bindungs−<br />
energie<br />
+vdW−WW<br />
kovalent<br />
metallisch<br />
?
Ketelaar-Dreieck der Bindungstypen<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Bindung, CN<br />
CN: 4−8<br />
mittlere Reichweite<br />
ionisch<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
kurzreich−<br />
weitig<br />
gerichtet<br />
CN: 0−4<br />
kovalent<br />
ungerichtet<br />
metallisch<br />
langreich−<br />
weitig<br />
CN: 8−24
Ketelaar-Dreieck der Bindungstypen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
einfache Struktur−Konzepte<br />
Pauling−Regeln<br />
ionisch<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
8−N−Regel<br />
VSEPR<br />
Wade−Regeln<br />
(MO−Theorie)<br />
kovalent<br />
metallisch<br />
dichte<br />
Packungen ?
Ketelaar-Dreieck der Bindungstypen<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
E<br />
LB<br />
E<br />
E<br />
E<br />
∆ E<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
E<br />
Zustandsdichten<br />
Bandstruktur<br />
LB<br />
E<br />
EF<br />
totale DOS<br />
1/Richtung<br />
ausgdehnter<br />
kovalenter Bdg.<br />
LB<br />
VB<br />
1/Richtung<br />
ohne ausgdehnte<br />
kovalenter Bdg.<br />
pDOS Anion<br />
kovalent<br />
EF<br />
ionisch<br />
pDOS Kation<br />
metallisch<br />
EF<br />
Bandstruktur<br />
E<br />
Γ<br />
E<br />
∆ E<br />
∆ E<br />
EF<br />
∆ E=0<br />
EF<br />
E F<br />
VB<br />
EF<br />
VB<br />
(totale <strong>und</strong> partielle) DOS<br />
Γ<br />
Bandstruktur<br />
(totale <strong>und</strong> partielle) DOS<br />
Bandstruktur<br />
Γ
PSE<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
1<br />
I<br />
H<br />
2<br />
II<br />
III IV V VI VII VIII<br />
18<br />
13 14 15 16 17<br />
He<br />
Einleitung<br />
Li<br />
Be<br />
B<br />
C<br />
N<br />
O<br />
F<br />
Ne<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Na<br />
Mg<br />
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12<br />
Al<br />
Si<br />
P<br />
S<br />
Cl<br />
Ar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
K<br />
Rb<br />
Cs<br />
Fr<br />
Ca<br />
Sr<br />
Ba<br />
Ra<br />
Sc<br />
Y<br />
La<br />
Ac<br />
Ti<br />
Zr<br />
Hf<br />
Db<br />
V<br />
Nb<br />
Ta<br />
Jl<br />
Cr<br />
Mo<br />
W<br />
Rf<br />
Mn<br />
Tc<br />
Re<br />
Bh<br />
Fe<br />
Ru<br />
Os<br />
Hn<br />
Co<br />
Rh<br />
Ir<br />
Mt<br />
Ni<br />
Pd<br />
Pt<br />
Cu<br />
Ag<br />
Au<br />
Zn<br />
Cd<br />
Hg<br />
Ga<br />
In<br />
Tl<br />
Ge As Se<br />
Sn Sb Te<br />
Pb Bi Po<br />
Br<br />
I<br />
At<br />
Kr<br />
Xe<br />
Rn<br />
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd<br />
Tb<br />
Dy<br />
Ho<br />
Er<br />
Tm<br />
Yb<br />
Lu<br />
Th<br />
Pa<br />
U<br />
Np Pu Am Cm Bk<br />
Cf<br />
Es<br />
Fm<br />
Md<br />
No<br />
Lr
PSE<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
1<br />
I<br />
2<br />
II<br />
III IV V<br />
Einleitung<br />
Li<br />
Be<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Na<br />
Mg<br />
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
K<br />
Ca<br />
Sc<br />
Ti<br />
V<br />
Cr<br />
Mn<br />
Fe<br />
Co<br />
Ni<br />
Cu<br />
Zn<br />
Ga<br />
Ge<br />
Sn + Cs<br />
Rb<br />
Sr<br />
Y<br />
Zr<br />
Nb<br />
Mo<br />
Tc<br />
Ru<br />
Rh<br />
Pd<br />
Ag<br />
Cd<br />
In<br />
Sn Sb<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
Cs<br />
Fr<br />
Ba<br />
Ra<br />
La<br />
Ac<br />
Hf<br />
Db<br />
Ta<br />
Jl<br />
W<br />
Rf<br />
Re<br />
Bh<br />
Os<br />
Hn<br />
Ir<br />
Mt<br />
Pt<br />
Au<br />
Hg<br />
Tl<br />
Pb<br />
Bi<br />
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd<br />
Tb<br />
Dy<br />
Ho<br />
Er<br />
Tm<br />
Yb<br />
Lu<br />
Th<br />
Pa<br />
U<br />
Np Pu Am Cm Bk<br />
Cf<br />
Es<br />
Fm<br />
Md<br />
No<br />
Lr
PSE<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
1<br />
I<br />
2<br />
II<br />
III IV V<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
Li Be<br />
Na Mg<br />
K Ca<br />
Rb Sr<br />
Cs Ba<br />
Fr Ra<br />
A1<br />
A2<br />
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al<br />
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge<br />
B2<br />
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb<br />
La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi<br />
Ac Db Jl Rf Bh Hn Mt<br />
B1<br />
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb<br />
Lu<br />
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Gruppierung der <strong>Metall</strong>e<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
A1: Alkali- <strong>und</strong> Erdalkali-<strong>Metall</strong>e, Seltene Erden<br />
elektropositiv<br />
sehr große <strong>Metall</strong>radien<br />
A2: Übergangsmetalle (ohne Zn, Cd, Hg)<br />
sehr ähnliche <strong>Metall</strong>radien<br />
gleiche Elektronegativitäten<br />
unterschiedliche Zahl von Valenzelektronen<br />
B1: Zn-Gruppe, Triele, Sn <strong>und</strong> Pb<br />
stärker elektronegativ<br />
kristallisieren in besonderen <strong>Metall</strong>-Strukturen, die nicht mit kovalenten<br />
Konzepte erklärt werden können<br />
B2: Si, Ge, Elemente der V. <strong>und</strong> VI.-Hauptgruppe<br />
Kristallchemie mit der 8-N-Regel erklärbar<br />
(Grimm-Sommerfeld-Verbindungen)<br />
Übergang zu den Nichtmetallen<br />
bereits geringe Bandlücken
Ketelaar-Dreieck mit <strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
kovalent<br />
ionisch<br />
Zintl<br />
metallisch<br />
A1 B2<br />
A1 B1<br />
A1 A2<br />
A1 A1<br />
A2 −A2<br />
B1 − B2<br />
B2 − B2
PSE: Auswahl <strong>Metall</strong>e<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
1<br />
I<br />
2<br />
II<br />
III IV V<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
Li<br />
Na<br />
K<br />
Be<br />
Mg<br />
Ca<br />
A2<br />
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12<br />
Sc Ti V Cr Mn Fe<br />
Co Ni Cu Zn<br />
Al<br />
Ga<br />
Ge<br />
B2<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
Rb Sr<br />
Cs Ba<br />
Fr Ra<br />
A1<br />
Y<br />
La<br />
Ac<br />
Zr<br />
Hf<br />
Db<br />
Ce<br />
Nb<br />
Ta<br />
Jl<br />
Pr<br />
Mo Tc Ru Rh<br />
W Re Os Ir<br />
Rf Bh Hn Mt<br />
Nd Pm Sm Eu<br />
Pd<br />
Pt<br />
Gd<br />
Ag<br />
Au<br />
Tb<br />
Cd In Sn Sb<br />
Hg Tl Pb Bi<br />
B1<br />
Dy Ho Er Tm<br />
Yb<br />
Lu<br />
Th<br />
Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Strukturbestimmende Grössen in intermetallischen Phasen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Elektronenzahlen ↦→ v.e.c.<br />
Ladungsübertrag ↦→ △(χ A − χ M )<br />
Radienverhältnisse<br />
VE-Zahl 1 2 3b 5b 1b 3 4<br />
Na - Al Si<br />
χ 1 1.01 - 1.47 1.74<br />
r 2 Kation 139 - - -<br />
r 3 <strong>Metall</strong> 190 - 143.2 131.9<br />
K Ca V Cu Ga Ge<br />
χ 0.91 1.04 1.9 1.82 2.02<br />
r Kation 164 134 - - -<br />
r <strong>Metall</strong> 234 197 128 141.1 136.9<br />
Rb Sr Nb Ag In Sn<br />
χ 0.89 0.99 1.60 1.49 1.72<br />
r Kation 172 144 - - -<br />
r <strong>Metall</strong> 248 215 147 166.3 162.3<br />
Cs Ba La Ta Au Tl Pb<br />
χ 0.86 0.97 1.08 1.44 1.55<br />
r Kation 188 161 136 - -<br />
r <strong>Metall</strong> 267 224 187 171.6 175.0<br />
1 : Allred-Rochow;<br />
2 : Shannon für CN = 12;<br />
3 : Gschneidner/Waber für CN = 12
Strukturbestimmende Grössen in intermetallischen Phasen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Elektronenzahlen ↦→ v.e.c.<br />
Ladungsübertrag ↦→ △(χ A − χ M )<br />
Radienverhältnisse<br />
VE-Zahl 1 2 3b 5b 1b 3 4<br />
Na - Al Si<br />
χ 1 1.01 - 1.47 1.74<br />
r 2 Kation 139 - - -<br />
r 3 <strong>Metall</strong> 190 - 143.2 131.9<br />
K Ca V Cu Ga Ge<br />
χ 0.91 1.04 1.9 1.82 2.02<br />
r Kation 164 134 - - -<br />
r <strong>Metall</strong> 234 197 128 141.1 136.9<br />
Rb Sr Nb Ag In Sn<br />
χ 0.89 0.99 1.60 1.49 1.72<br />
r Kation 172 144 - - -<br />
r <strong>Metall</strong> 248 215 147 166.3 162.3<br />
Cs Ba La Ta Au Tl Pb<br />
χ 0.86 0.97 1.08 1.44 1.55<br />
r Kation 188 161 136 - -<br />
r <strong>Metall</strong> 267 224 187 171.6 175.0<br />
1 : Allred-Rochow;<br />
2 : Shannon für CN = 12;<br />
3 : Gschneidner/Waber für CN = 12
1 Einleitung: Intermetallische Phasen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
2 Sn, elementar<br />
3 Sn + Cu<br />
4 Sn + Nb<br />
5 Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9-Cluster<br />
Clathrate<br />
6 Zusammenfassung
Atomare <strong>und</strong> physikalische Eigenschaften von Zinn<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
atomare Eigenschaften<br />
Elektronenkonfiguration: 5s 2 4d 10 5p 2 (4 Valenzelektronen)<br />
r <strong>Metall</strong> = 162.3 pm<br />
χ = 1.72<br />
Λ = 9.09 · 10 4 Ω −1 cm −1<br />
physikalische Eigenschaften des Elements<br />
M p = 231.91 o C<br />
dimorph: α-Sn<br />
>13.2 o C<br />
−−−−−→<br />
α- <strong>und</strong> β-Zinn: Kristallstrukturen <strong>und</strong> Eigenschaften<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
graues Sn (< 13.2 o C)<br />
ρ = 5.769 gcm −3<br />
spröde<br />
Diamantstruktur (A4)<br />
CN = 4 (d Sn−Sn = 281 pm)<br />
• (lokal, ruby)<br />
metallisches/weißes Sn (> 13.2 o C)<br />
ρ = 7.285 gcm −3<br />
eigener Strukturtyp<br />
CN Sn = 4 + 2<br />
(d Sn−Sn = 301.6 (4×) + 317.5 (2×) pm)<br />
• (lokal, ruby)
Zustandsdichten von α- <strong>und</strong> β-Zinn<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
DOS [eV -1 EZ -1 ]<br />
2,0<br />
1,5<br />
1,0<br />
0,5<br />
-10 -8 -6 -4 -2 0<br />
2<br />
total<br />
Sn s<br />
Sn p<br />
α-Sn<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
DOS [ev -1 EZ -1 ]<br />
0,0<br />
1,5<br />
1,0<br />
0,5<br />
total<br />
Sn s<br />
Sn p<br />
β-Sn<br />
0,0<br />
-10 -8 -6 -4 -2 0<br />
2<br />
E-E F<br />
[eV]<br />
FP-LAPW, Wien2k, 1000 k-Punkte, PBE-GGA
α-Sn: Bandstruktur<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
−8.0<br />
2<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
L<br />
−10.0Λ<br />
U<br />
Q<br />
Γ<br />
S<br />
W ∆<br />
Σ L Λ<br />
K W X<br />
Z<br />
0<br />
−2<br />
E F<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Energie (eV)<br />
−4<br />
−6<br />
Zusammenfassung<br />
−8<br />
−10<br />
Sn<br />
W<br />
L<br />
Λ<br />
Γ ∆ X Z W K<br />
FP-LAPW, Wien2k, 1000 k-Punkte, PBE-GGA
1 Einleitung: Intermetallische Phasen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
2 Sn, elementar<br />
3 Sn + Cu<br />
4 Sn + Nb<br />
5 Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9-Cluster<br />
Clathrate<br />
6 Zusammenfassung
Sn + Cu<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
+<br />
Kupfer: atomare <strong>und</strong> physikalische Eigenschaften<br />
atomare Eigenschaften<br />
Elektronenkonfiguration: 4s 1 3d 10 4p 0 (1 Valenzelektronen)<br />
r <strong>Metall</strong> = 127.8 pm<br />
χ = 1.75<br />
Λ = 5.9559 · 10 5 Ω −1 cm −1<br />
physikalische Eigenschaften des Elements<br />
M p = 1083.4 o C<br />
f.c.c.-Struktur
Cu + Sn (Bronze): Phasendiagramm<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Temperatur [°C]<br />
1000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
1083°<br />
α<br />
798°<br />
586°<br />
520°<br />
350°<br />
γ<br />
100<br />
0 20<br />
Cu<br />
520°<br />
640°<br />
350°<br />
ε<br />
415°<br />
η<br />
η<br />
798°<br />
586°<br />
β<br />
189° 186°<br />
ζ<br />
γ<br />
676°<br />
ε 640°<br />
582°<br />
δ<br />
415°<br />
232°<br />
227°<br />
40 60 80 100<br />
Sn<br />
Atom.−% Sn
Hume-Rothery-Phasen (’Elektronenverbindungen’)<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
William Hume-Rothery<br />
1899 – 1968<br />
(University of Oxford)<br />
Hume-Rothery-Regeln (1928)<br />
Unterschiede der <strong>Metall</strong>radien
Struktur von γ-Messing<br />
27 x bcc − 0,0,0 <strong>und</strong> − 1/2,1/2,1/2<br />
Umgebung eines ´Loches´<br />
Im3m<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
γ −Messing<br />
I43m<br />
Würfel<br />
Oktaeder<br />
Kuboktaeder<br />
8 Zn(I): xxx, x=0.110<br />
24 Zn(II): xxz, x=0.313, z=0.036<br />
8 Cu(I): xxx, x=−0.172<br />
12 Cu(II): x00, x=0.355<br />
Tetraeder<br />
Tetraeder<br />
Oktaeder<br />
Kuboktaeder
Eigenschaften <strong>und</strong> Verwendung von Bronze<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
ca. 7 % Sn: für zähfeste<br />
Maschinenteile (s. links)<br />
20-25 % Sn: Glockenbronze<br />
(für Guß geeignet)<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
E−Modul [kg/mm ]<br />
2<br />
15000<br />
10000<br />
5000<br />
Messing<br />
α β γ ε η α δ ε η<br />
Atom % Zn<br />
E−Modul [kg/mm ]<br />
2<br />
10000<br />
5000<br />
Cu 31Sn8<br />
Cu 3Sn<br />
Cu 3Sn2<br />
Atom % Sn<br />
Bronze<br />
E-Module von Messing <strong>und</strong> Bronze
1 Einleitung: Intermetallische Phasen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
2 Sn, elementar<br />
3 Sn + Cu<br />
4 Sn + Nb<br />
5 Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9-Cluster<br />
Clathrate<br />
6 Zusammenfassung
Sn + Nb<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
+<br />
Nb: atomare <strong>und</strong> physikalische Eigenschaften des Elements<br />
Elektronenkonfiguration: 5s 2 4d 2 5p 1 (5 Valenzelektronen?)<br />
r <strong>Metall</strong> = 147 pm<br />
χ = 1.60<br />
b.c.c.-Struktur<br />
M p = 2468 o C<br />
Λ = 8.0 · 10 4 Ω −1 cm −1<br />
Verbindungen: nur stöchiometrische Phasen,<br />
jeweils mit eigenen Strukturtypen<br />
Nb 3 Sn (Cr 3 Si-Typ)<br />
Nb 6 Sn 5 (Tl 6 Sn 5 )<br />
NbSn 2 (Mg 2 Cu-Typ)
Sn + Nb<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
+<br />
Nb: atomare <strong>und</strong> physikalische Eigenschaften des Elements<br />
Elektronenkonfiguration: 5s 2 4d 2 5p 1 (5 Valenzelektronen?)<br />
r <strong>Metall</strong> = 147 pm<br />
χ = 1.60<br />
b.c.c.-Struktur<br />
M p = 2468 o C<br />
Λ = 8.0 · 10 4 Ω −1 cm −1<br />
Verbindungen: nur stöchiometrische Phasen,<br />
jeweils mit eigenen Strukturtypen<br />
Nb 3 Sn (Cr 3 Si-Typ)<br />
Nb 6 Sn 5 (Tl 6 Sn 5 )<br />
NbSn 2 (Mg 2 Cu-Typ)
Frank-Kasper-Phasen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Frederick Charles Frank ∗<br />
Unterschiede der <strong>Metall</strong>radien >15 %<br />
Frank-Kasper-Strukturen<br />
(1911 – 1998)<br />
J. S. Kasper ∗<br />
dichteste Packungen ungleich großer Kugeln<br />
Idee: Vermeidung der großen Oktaederlücken ↦→<br />
Tetraederpackungen<br />
Koordinationspolyeder ausschließlich mit Dreiecksflächen<br />
↦→ Frank-Kasper-Polyeder<br />
CN 12<br />
Ikosaeder CN 14<br />
2−fach überkapptes<br />
hexagonales Antiprisma<br />
CN 15<br />
3:3:3:3:3<br />
CN 16<br />
4−fach überkapptes<br />
gekapptes Tetraeder<br />
∗ F. C. Frank, J. S. Kapser, Acta Crystallogr. 11, 184 (1958). ibid. 12, 483 (1959).
Nb 3 Sn: Kristallstruktur<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Cr 3Si-Typ, kubisch,<br />
Raumgruppe Pm¯3n<br />
d Nb−Nb = 264.3 pm (2×)<br />
↦→ Nb-Ketten mit starker<br />
d-d-Wechselwirkung<br />
einander durchdringende<br />
FK-Polyeder<br />
CN Sn = 12 (Ikosaeder, FK-12)<br />
CN Nb = 14 (doppelt<br />
überkapptes hexagonales<br />
Antiprisma, FK-14)<br />
• ohne Polyeder (lokal, ruby)<br />
• mit Ikosaeder (lokal, ruby)<br />
• beide Polyeder (lokal, ruby)
Nb 3 Sn: Kristallstruktur<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Cr 3Si-Typ, kubisch,<br />
Raumgruppe Pm¯3n<br />
d Nb−Nb = 264.3 pm (2×)<br />
↦→ Nb-Ketten mit starker<br />
d-d-Wechselwirkung<br />
einander durchdringende<br />
FK-Polyeder<br />
CN Sn = 12 (Ikosaeder, FK-12)<br />
CN Nb = 14 (doppelt<br />
überkapptes hexagonales<br />
Antiprisma, FK-14)<br />
• ohne Polyeder (lokal, ruby)<br />
• mit Ikosaeder (lokal, ruby)<br />
• beide Polyeder (lokal, ruby)
Nb 3 Sn: Kristallstruktur<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Cr 3Si-Typ, kubisch,<br />
Raumgruppe Pm¯3n<br />
d Nb−Nb = 264.3 pm (2×)<br />
↦→ Nb-Ketten mit starker<br />
d-d-Wechselwirkung<br />
einander durchdringende<br />
FK-Polyeder<br />
CN Sn = 12 (Ikosaeder, FK-12)<br />
CN Nb = 14 (doppelt<br />
überkapptes hexagonales<br />
Antiprisma, FK-14)<br />
• ohne Polyeder (lokal, ruby)<br />
• mit Ikosaeder (lokal, ruby)<br />
• beide Polyeder (lokal, ruby)
Nb 3 Sn: elektronische Struktur (Zustandsdichten)<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
DOS [eV -1 EZ -1 ]<br />
DOS [eV -1 EZ -1 ]<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0,0<br />
-8 -6 -4 -2 0<br />
2<br />
total<br />
Sn s<br />
Sn p<br />
Nb d-e g<br />
Nb d-t g<br />
Nb 3<br />
Sn<br />
-8 -6 -4 -2 0<br />
2<br />
E-E F<br />
/eV<br />
FP-LAPW-Rechnung, 1000 k-Punkte, PBE-GGA
Nb 3 Sn: Supraleitende Eigenschaften <strong>und</strong> Bandstruktur<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
−4 π M<br />
Sprungtemperatur: T c = 18.3 K<br />
Supraleiter 2. Art<br />
Supraleiter 1. Art<br />
−4 π M<br />
Supraleiter 2. Art<br />
2.0<br />
1.0<br />
0.0<br />
E F<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
H c<br />
H<br />
c<br />
äußeres Magnetfeld<br />
H c<br />
supraleitender<br />
Misch−<br />
Zustand<br />
Normal−<br />
zustand<br />
zustand<br />
H H H c1 c<br />
c2<br />
äußeres Magnetfeld<br />
Energie [eV]<br />
−1.0<br />
−2.0<br />
−3.0<br />
Zusammenfassung<br />
kritische Magnetfeldstärke: H c=30 T<br />
’2-Band-Modell’<br />
↦→ direkt bei E F :<br />
steile (metallisch) <strong>und</strong><br />
flache (kovalent) Bänder<br />
−4.0<br />
−5.0<br />
X Γ R M Γ<br />
Bandstruktur von Nb 3Sn<br />
FP-LAPW-Rechnung, 1000 k-Punkte, PBE-GGA
Nb 3 Sn: Herstellung <strong>und</strong> Verwendung<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Problem: sehr spröde<br />
Fertigung von Spulen (z.B. für NMR-Magnete)<br />
’bronze process’ (Nb-Drähte in Bronze)<br />
’internal tin’ Prozess (Cu mit Nb aussen, Sn innen)<br />
’powder-in-tube’ (PIT) Prozeß (Nb-Rohre, mit Sn gefüllt)<br />
Reaktion zu Nb 3 Sn erst nach Formgebung (Diffusion bei ca. 700 o C)<br />
fs.magnet.fsu.edu (ASC,Image Gallery) ⇓<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Herstellungverfahren für Nb Sn-Drähte/Spulen<br />
SEM-Bild der Nb 3 Sn-’Drähte’ nach Wegätzen des Kupfers
1 Einleitung: Intermetallische Phasen<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
2 Sn, elementar<br />
3 Sn + Cu<br />
4 Sn + Nb<br />
5 Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9-Cluster<br />
Clathrate<br />
6 Zusammenfassung
Sn + Cs<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
+<br />
Caesium: atomare <strong>und</strong> physikalische Eigenschaften des Elements<br />
atomare Eigenschaften<br />
Elektronenkonfiguration: 6s 1 (1 Valenzelektron)<br />
r <strong>Metall</strong> = 267 pm<br />
r Cs + = 188 pm<br />
χ = 0.86<br />
Λ = 5.0 · 10 4 Ω −1 cm −1<br />
physikalische Eigenschaften des Elements<br />
M p = 28 o C<br />
b.c.c.-Struktur<br />
extrem luft- <strong>und</strong> feuchtigkeitsempfindlich
Phasendiagramm des Systems Cs – Sn<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
1000<br />
°C<br />
800<br />
600<br />
~ 760°C<br />
590°C<br />
L<br />
β −CsSn<br />
630°C<br />
935°C<br />
884°C 875<br />
580°C<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
400<br />
200<br />
28.39°C<br />
0<br />
0<br />
Cs<br />
10<br />
20<br />
27.5°C<br />
30<br />
α −CsSn<br />
Cs 2 Sn 3<br />
CsSn 2<br />
40 50 60 70<br />
Atom−% Zinn<br />
Cs 8 Sn 46<br />
80<br />
~ 232°C<br />
231.97°C<br />
(Sn)<br />
90 100<br />
Sn<br />
nach Massalski
Zintl-Konzept<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
’ionische’ Zerlegung in A-Kationen (A1) <strong>und</strong><br />
M-(Poly)-Anionen (B1/B2)<br />
kovalente Bindung im M-(Poly)-Anion<br />
isostrukturell zu isoelektronischen Elementen (Zintl)<br />
Bindigkeit folgt der 8-N-Regel (Zintl-Klemm-Busmann)<br />
Wade-Regeln für elektronenarme Anionen<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Eduard Zintl<br />
1898 – 1941<br />
(FR: 1928 – 1933)
Zintl-Konzept<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
’ionische’ Zerlegung in A-Kationen (A1) <strong>und</strong><br />
M-(Poly)-Anionen (B1/B2)<br />
kovalente Bindung im M-(Poly)-Anion<br />
isostrukturell zu isoelektronischen Elementen (Zintl)<br />
Bindigkeit folgt der 8-N-Regel (Zintl-Klemm-Busmann)<br />
Wade-Regeln für elektronenarme Anionen<br />
physikalische Eigenschaften<br />
’Strich’-Verbindungen (keine Phasenbreiten)<br />
relativ hohe Schmelzpunkte<br />
Halbleiter (schmale Bandlücke)<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Eduard Zintl<br />
1898 – 1941<br />
(FR: 1928 – 1933)
Zintl-Konzept<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Eduard Zintl<br />
1898 – 1941<br />
(FR: 1928 – 1933)<br />
’ionische’ Zerlegung in A-Kationen (A1) <strong>und</strong><br />
M-(Poly)-Anionen (B1/B2)<br />
kovalente Bindung im M-(Poly)-Anion<br />
isostrukturell zu isoelektronischen Elementen (Zintl)<br />
Bindigkeit folgt der 8-N-Regel (Zintl-Klemm-Busmann)<br />
Wade-Regeln für elektronenarme Anionen<br />
physikalische Eigenschaften<br />
’Strich’-Verbindungen (keine Phasenbreiten)<br />
relativ hohe Schmelzpunkte<br />
Halbleiter (schmale Bandlücke)<br />
elektronische Strukturen<br />
keine A-pDOS unterhalb E F (A-Kationen!)<br />
Valenzband mit M-p-Charakter<br />
Leitungsband mit M-p- <strong>und</strong>/oder A-s/d-Charakter<br />
M-s/p-Mischung vom chemischen Charakter von M <strong>und</strong><br />
von Dimensionalität des Polyanions abhängig<br />
bindungskritische Punkte auf M-M-Bindungen
Zintl-Konzept<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Eduard Zintl<br />
1898 – 1941<br />
(FR: 1928 – 1933)<br />
’ionische’ Zerlegung in A-Kationen (A1) <strong>und</strong><br />
M-(Poly)-Anionen (B1/B2)<br />
kovalente Bindung im M-(Poly)-Anion<br />
isostrukturell zu isoelektronischen Elementen (Zintl)<br />
Bindigkeit folgt der 8-N-Regel (Zintl-Klemm-Busmann)<br />
Wade-Regeln für elektronenarme Anionen<br />
physikalische Eigenschaften<br />
’Strich’-Verbindungen (keine Phasenbreiten)<br />
relativ hohe Schmelzpunkte<br />
Halbleiter (schmale Bandlücke)<br />
elektronische Strukturen<br />
keine A-pDOS unterhalb E F (A-Kationen!)<br />
Valenzband mit M-p-Charakter<br />
Leitungsband mit M-p- <strong>und</strong>/oder A-s/d-Charakter<br />
M-s/p-Mischung vom chemischen Charakter von M <strong>und</strong><br />
von Dimensionalität des Polyanions abhängig<br />
bindungskritische Punkte auf M-M-Bindungen
β-CsSn (VE/M=5)<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Sn(1)<br />
Cs(1)<br />
Cs(2)<br />
Sn(2)<br />
Cs(1)<br />
Cs(1)<br />
Cs(1)<br />
Cs(1)<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
4CsSn −→ 4Cs + + Sn 4−<br />
4<br />
Cs(1)<br />
Sn(1)<br />
Sn(1)<br />
295.2<br />
290.8<br />
290.8<br />
Cs(1)<br />
Cs(1)<br />
Cs(2)<br />
Cs(2)<br />
Sn(2)<br />
291.6<br />
Sn(2)<br />
Cs(2)<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
Strukturtyp<br />
KGe<br />
Kristallsystem<br />
kubisch<br />
Raumgruppe P¯43n, Nr. 218<br />
Gitterkonstante [pm] a 1444.74<br />
Z 32<br />
R-Werte R1 0.0395<br />
wR2 0.0709<br />
d Sn−Sn [pm] 291 - 295<br />
Sn(1)<br />
Sn(1)<br />
Sn(2)<br />
Sn(2)<br />
C. Hoch, C.R., Z. Anorg. Allg. Chem. 628, 1541 (2002).
Tetrelide A I M IV (VE/M=5)<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
4 AM → 4 A + + [M 4] 4−<br />
Sn(1)<br />
Si<br />
Ge Sn Pb<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
1.00<br />
0.99<br />
Rb(1)<br />
Rb(2)<br />
d 1<br />
Rb(2)<br />
Sn(1)<br />
RbSn<br />
Rb(2)<br />
d 2<br />
Rb(1)<br />
Sn(1)<br />
Sn(1)<br />
Sn(1)<br />
Rb(1)<br />
Rb(2)<br />
Na<br />
K<br />
Rb<br />
Cs<br />
Anionen−<br />
packung<br />
NaSi−Typ f.c.c.<br />
KGe−Typ Cr 3Si<br />
NaPb−Typ b.c.c.<br />
0.98<br />
δ= 2.40 mm/s<br />
−4 −3 −2 −1 0 1 2 3 4 5<br />
Isomerieverschiebung ([mm/s] gegen BaSnO ) 3<br />
Anionen-Packung im KGe-Typ<br />
E. Busmann,Z. Anorg. Allg. Chem. 313, 90 (1961); C. Hoch, C.R.,Z. Anorg. Allg. Chem. 628, 1541 (2002); + ...
K 4 Sn 9 (VE/M=4.44)<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Sn(1)<br />
293−300 pm<br />
K 4Sn 9 −→ 4K + + Sn 4−<br />
9<br />
Sn(4)<br />
Einleitung<br />
312−335 pm<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zusammenfassung<br />
Sn(9)<br />
Sn(6)<br />
295−300 pm<br />
293−302 pm<br />
Sn(7)<br />
e − -Bilanz für den Cluster:<br />
9 × 4 +<br />
| {z } |{z}<br />
4 −<br />
|{z}<br />
18 = 22<br />
Sn Ldg. s/l.p.<br />
11 e − -Paare = N + 2 (nido)<br />
Kristallsystem monoklin<br />
Raumgruppe P2 1 /c, Nr. 14<br />
Gitterkonstanten a 1423.8(2)<br />
[pm, o ] b 835.5(1)<br />
c 1648.7(3)<br />
β 95.261(3)<br />
Z 4<br />
R-Wert R1 0.027<br />
B<br />
A<br />
a<br />
0 c<br />
C. Hoch, M. Wendorff, C.R., Acta Cryst., C58, 45 (2002).
K 4 Sn 9 : Totale <strong>und</strong> partielle Sn Zustandsdichte<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
DOS/eV<br />
DOS/eV<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
1,00<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
-8 -6 -4 -2 0<br />
2<br />
K 4<br />
Sn 9<br />
total<br />
K(1) total<br />
Sn(1) s<br />
Sn(1) p<br />
Sn(2) s<br />
Sn(2) p<br />
Sn(3) s<br />
Sn(3) p<br />
Sn(4) s<br />
Sn(4) p<br />
0.7 eV<br />
0,0<br />
-8 -6 -4 -2 0<br />
2<br />
E-E F<br />
[eV]<br />
elektronische Strukturen: FP-LAPW, PBE (Programme WIEN2k bzw. Elk).
Wade-Cluster M 9<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Si(1B)<br />
Si(4B)<br />
Si(5B)<br />
Si(9B)<br />
Si(6B)<br />
α<br />
A<br />
B β<br />
Si(8B)<br />
D<br />
χ γ<br />
Si(2B)<br />
Si(3B)<br />
C<br />
δ<br />
ε<br />
φ<br />
Si(7B)<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
N Cluster Gesamtzahl an Exo-e − - Gerüst- Wade-<br />
Elektronen e − -Paaren Paare e − -Paare Cluster<br />
9 [Sn 9 ] 4− (4 × 9) + 4 = 40 20 9 11 = N + 2 nido<br />
9 [Bi 9 ] 5+ (5 × 9) - 5 = 40 20 9 11 = N + 2 nido<br />
9 [Sn 9 ] 2− (4 × 9) + 2 = 38 19 9 10 = N + 1 closo<br />
8 [Bi 8 ] 2+ (5 × 8) - 2 = 38 19 8 11 = N + 3 arachno
C<br />
A<br />
Rb 12 Sn 17 (VE/M=4.71)<br />
Rb 12Sn 17 −→ 12Rb + + 2Sn 4−<br />
4<br />
+ Sn 4−<br />
9<br />
Einleitung<br />
A<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
0<br />
a<br />
B<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Kristallsystem orthorhombisch<br />
Raumgruppe P2 1 2 1 2 1 , Nr. 19<br />
Z 4<br />
Gitter a 1504.1<br />
konstanten b 1539.3<br />
[pm] c 2147.8<br />
R-Wert R1 0.0813<br />
c<br />
C´<br />
A´<br />
B´<br />
C. Hoch, M. Wendorff, C.R. J. Alloys Comp. 361 206 (2003).
Cs 52 Sn 82 (VE/M=4.63)<br />
Cs 52Sn 82 −→ 52 Cs + + 7Sn 4−<br />
4<br />
| {z }<br />
28−<br />
+ 6Sn 4−<br />
9<br />
| {z }<br />
24−<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
c<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Kristallsystem monoklin<br />
Raumgruppe P2 1 /c, Nr. 14<br />
Gitter- a 2730.4<br />
konstanten b 1556.5<br />
[pm, o ] c 5905.0<br />
β 99.193<br />
Z 4<br />
R-Wert R1 0.138<br />
a<br />
0<br />
C. Hoch, M. Wendorff, C.R., Z. Anorg. Allg. Chem., 629, 206-221 (2003).
A 8 Sn 44 □ 2 (A=Rb, Cs) (VE/M=4.18)<br />
Sn3a<br />
Sn3a<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Cs2<br />
Sn3a<br />
Sn2<br />
Sn3b Sn3b<br />
Sn2<br />
Sn3a<br />
Sn1 Sn2<br />
Sn2<br />
Sn2<br />
Sn3a<br />
Sn3b Sn3b<br />
Cs2<br />
Cs2<br />
Sn2<br />
Sn2<br />
Sn2<br />
Sn3a<br />
Clathrat-I-Struktur<br />
Sn3a<br />
Cs2<br />
Sn3a<br />
Rb 8Sn 44□ 2 ↦−→ 8 Rb + + 36 Sn 0 + 8 Sn −<br />
J. Gallmeier, H. Schäfer, A. Weiss, Z. Naturforsch. 24b, 665-667 (1969); J.-T. Zhao, J. D. Corbett, Inorg. Chem. 33 5721 (1994);<br />
G. Frisch, C. Hoch, C.R., P. Zönnchen, K.-D. Becker, D. Niemeier, Z. Anorg. Allg. Chem. 629, 1661 (2003); + ...
Rb 8 Sn 44 : 119 Sn-Mößbauer-Spektrum<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Absorption<br />
1,0<br />
0,9<br />
Rb 8 Sn 44<br />
-4 -2 0 2 4 6<br />
Isomerieverschiebung ([mm/s] gegen BaSnO 3<br />
)<br />
A<br />
B<br />
(4d) 10<br />
(5s)(5p) 3 (4d) (5s) 2<br />
0 1 2 3 4<br />
SnO 2 SnF4 SnCl SnBr SnI<br />
4 4 −Sn β−Sn SnO SnS SnF2 SnCl2<br />
4− 4− 4−<br />
SnS4 SnSe4<br />
SnTe4<br />
Sn(IV) ionic<br />
Sn(IV) covalent<br />
Sn(0) intermetallic<br />
2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6<br />
Sn 4− 2−<br />
2−<br />
4−<br />
α−Sn Sn Sn (äq.) Sn β−Sn<br />
5<br />
4<br />
α 4<br />
SnTe<br />
Sn(II)<br />
covalent<br />
2.8<br />
SnO<br />
ionic<br />
2.9<br />
Sn<br />
5<br />
SnSe<br />
Sn(II)<br />
2.7 3.0<br />
δ<br />
2−<br />
(ax.)<br />
?<br />
−<br />
Sn<br />
A<br />
Rb Sn 8 44<br />
Sn B<br />
0<br />
δ = 2.12(9) δ= 2.44(13)<br />
∆E = 0<br />
∆E = 0.7(3)<br />
A(rel.) = 0.7 A(rel.) = 0.3<br />
Skala der 119m Sn-Isomerieverschiebungen<br />
δ<br />
G. Frisch, C. Hoch, C.R., P. Zönnchen, K.-D. Becker, D. Niemeier, Z. Anorg. Allg. Chem. 629, 1661 (2003).
Zusammenfassung<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Allgemeines zu <strong>Metall</strong>en/<strong>Legierungen</strong><br />
praktisch <strong>und</strong> technisch wichtige Verbindungsklasse<br />
mit/ohne Phasenbreiten (Verbindungen?, Phasen?)<br />
keine einfachen Konzepte zur Erklärung von ...<br />
Klassifizierung der <strong>Metall</strong>e (A1, A2, B1, B2)<br />
erlaubt auch grobe Gruppierung der <strong>Legierungen</strong><br />
Verständnis der chemischen Bindung nur in wenigen Fällen einfach möglich<br />
geometrische ↔ elektronische Struktur ↔ Eigenschaft<br />
↦→ mit aktueller FK-Theorie möglich<br />
Beispiel: Zinn <strong>und</strong> seine <strong>Legierungen</strong><br />
mit anderen B1- <strong>und</strong> B2-Elementen häufig keine Verbindungsbildung<br />
A2(Cu) + Sn: Hume-Rothery-Phasen/Elektronenverbindungen (Bronze)<br />
A2(Nb) + Sn: Frank-Kasper-Phasen, praktisch wichtig: Nb 3 Sn (Cr 3 Si-Typ)<br />
als Supraleiter<br />
A1(Cs) + Sn: Zintl-Phasen: meist sehr einfache Erklärung von<br />
Zusammensetzung <strong>und</strong> Struktur, Halbleiter<br />
Erdalkali- <strong>und</strong> besonders Lanthanoid-Stannide: häufig nicht mehr<br />
elektronenpräzise
Zusammenfassung<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Allgemeines zu <strong>Metall</strong>en/<strong>Legierungen</strong><br />
praktisch <strong>und</strong> technisch wichtige Verbindungsklasse<br />
mit/ohne Phasenbreiten (Verbindungen?, Phasen?)<br />
keine einfachen Konzepte zur Erklärung von ...<br />
Klassifizierung der <strong>Metall</strong>e (A1, A2, B1, B2)<br />
erlaubt auch grobe Gruppierung der <strong>Legierungen</strong><br />
Verständnis der chemischen Bindung nur in wenigen Fällen einfach möglich<br />
geometrische ↔ elektronische Struktur ↔ Eigenschaft<br />
↦→ mit aktueller FK-Theorie möglich<br />
Beispiel: Zinn <strong>und</strong> seine <strong>Legierungen</strong><br />
mit anderen B1- <strong>und</strong> B2-Elementen häufig keine Verbindungsbildung<br />
A2(Cu) + Sn: Hume-Rothery-Phasen/Elektronenverbindungen (Bronze)<br />
A2(Nb) + Sn: Frank-Kasper-Phasen, praktisch wichtig: Nb 3 Sn (Cr 3 Si-Typ)<br />
als Supraleiter<br />
A1(Cs) + Sn: Zintl-Phasen: meist sehr einfache Erklärung von<br />
Zusammensetzung <strong>und</strong> Struktur, Halbleiter<br />
Erdalkali- <strong>und</strong> besonders Lanthanoid-Stannide: häufig nicht mehr<br />
elektronenpräzise<br />
Literatur<br />
http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/intermetallische 0.html<br />
Lehrbücher Strukturchemie (z.B. Müller)
Zusammenfassung<br />
Einleitung<br />
Sn,<br />
elementar<br />
Sn + Cu<br />
Sn + Nb<br />
Sn + Cs<br />
CsSn usw.<br />
Sn 9 -<br />
Cluster<br />
Clathrate<br />
Zinn:<br />
<strong>Metall</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Legierungen</strong><br />
Zusammenfassung<br />
Allgemeines zu <strong>Metall</strong>en/<strong>Legierungen</strong><br />
praktisch <strong>und</strong> technisch wichtige Verbindungsklasse<br />
mit/ohne Phasenbreiten (Verbindungen?, Phasen?)<br />
keine einfachen Konzepte zur Erklärung von ...<br />
Klassifizierung der <strong>Metall</strong>e (A1, A2, B1, B2)<br />
erlaubt auch grobe Gruppierung der <strong>Legierungen</strong><br />
Verständnis der chemischen Bindung nur in wenigen Fällen einfach möglich<br />
geometrische ↔ elektronische Struktur ↔ Eigenschaft<br />
↦→ mit aktueller FK-Theorie möglich<br />
Beispiel: Zinn <strong>und</strong> seine <strong>Legierungen</strong><br />
mit anderen B1- <strong>und</strong> B2-Elementen häufig keine Verbindungsbildung<br />
A2(Cu) + Sn: Hume-Rothery-Phasen/Elektronenverbindungen (Bronze)<br />
A2(Nb) + Sn: Frank-Kasper-Phasen, praktisch wichtig: Nb 3 Sn (Cr 3 Si-Typ)<br />
als Supraleiter<br />
A1(Cs) + Sn: Zintl-Phasen: meist sehr einfache Erklärung von<br />
Zusammensetzung <strong>und</strong> Struktur, Halbleiter<br />
Erdalkali- <strong>und</strong> besonders Lanthanoid-Stannide: häufig nicht mehr<br />
elektronenpräzise<br />
Literatur<br />
http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/intermetallische 0.html<br />
Lehrbücher Strukturchemie (z.B. Müller)
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