Ionische Strukturen

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In Ionenkristallen können unterschiedliche Koordinationszahlen vorkommen. Jede Koordinationszahl verursacht dabei eine andere unterschiedliche Raumordnung. Diese Raumordnung wird Geometrie der Anordnung genannt. Eine KZ von 3 verursacht ein gleichseitiges Dreieck. eine Koordinationszahl von 4 bildet Tetraeder aus, bei einer 6 ein Oktaeder, bei der Koordinationszahl 8 ein Würfel. Dabei befindet sich ein Teilchen immer in der Mitte der Geometrischen Figur, die andersgeladenen Teilchen auf den Ecken. Dabei können jedoch Kationen und Anionen unterschiedliche Koordinationszahlen innerhalb eines Kristalls besitzen.

AB-Strukturen[Bearbeiten]

Die wichtigsten AB-Strukturen sind die Caesiumchlorid-Struktur, die Natriumchlorid-Struktur und die Zinkblende-Struktur (ZnS). dabei den AB-Strukturen die Anzahl von Anionen und Kationen gleich ist, haben sie jeweils dieselbe Koordinationszahl.

Kubisch innenzentriert. Das Caesium sitzt in der Mitte des Würfels, die Chloridionen auf den 8 Ecken des Würfels.

In den 3 Raumrichtungen existiert die gleiche periodische Abfolge von Kationen und Anionen. Daraus resultiert das die Anionen von 6 Kationen in oktaedrischer Anordnung umgeben sind.

Im Zinkblendetyp liegt die Koordinationszahl 4 vor. Der Schwefel ist auf den 8 Ecken des Würfels, sowie auf den 6 Flächen verteilt. 4 Zink-ionen sind teraedrisch in den Lücken verteilt.

In dieser Zeichenweise sind meist von einer Ionensorte mehr zu sehen als von der anderen. Das liegt daran, dass die Ionen die auf Ecken und Flächen der Würfel liegen nicht voll gewertet werden. Sie gehören gleichzeitig den benachbarten Elementarzellen an.

AB2-Strukturen[Bearbeiten]

Die wichtigsten Strukturen sind hier die Fluorit-Struktur, die Rutil-Struktur und die Cristobalit-Struktur. Bei diesen Strukturen kommen doppelt soviele Anionen vor wie Kationen. Die Ionen haben also unterschiedliche Koordinationszahlen. Dabei müssen die Koordinationszahlen der Kationen doppelt so gross sein wie die der Anionen.

  • Fluorit-Typ. CaF2

der Fluorit-Typ weist mit der Zinkblende-Struktur grosse ähnlichkeiten auf. Allerdings sind nun hier die Kationen auf Ecken und Flächen des Würfels verteilt, die Anionen besetzen nun 8 Tetraederlücken im Gitter, doppelt so viele wie bei der Zinkblende. Die Kationen haben die Koordinationszahl 8, die Anionen eine KZ von 4

  • Rutil-Typ. TiO2

Im Rutil-Typ haben die Kationen eine KZ von 6, die Anionen KZ 3. Die bis jetzt würfelförmige imaginäre Elemtarzelle ist nun verzerrt und in die Länge gezogen. Die Kationen belegen dabei die Ecken, sowie die Mitte des Quaders. Die Anionen liegen nun in Form eines verzerrten Otaeders auf den Flächen, das Kation in der Mitte des würfels umbegend. (2 auf der oberen, 2 auf der unteren Fläche, jeweils eines auf den Seiten.)

  • Cristobalit-Typ SiO2

Das KZ-Verhältnis liegt hier bei 4:2. Die Kationen sind tetraedrisch von Anionen umgeben, die Anionen sind von 2 Kationen linear koordiniert. Zum Beschreiben ist es das beschissenste was man je gesehen hat! Die Kationen liegen sowohl auf Ecken und Flächen der Würfels, sowie in 4 Teraederlücken. Das Kation in den Tetraederlücken wird jetzt teraedrisch von den Anionen umgeben.

AB3-Struktur[Bearbeiten]

Die AluminiumFluorid-Struktur kommt vor allem bei den Fluoriden, aber auch einigen Oxiden vor. Bei dieser Kristallstruktur liegen die Kationen auf den Ecken eines Würfels, die Anionen liegen auf den 12 Würfelkanten. Dadurch sind die Kationen oktaedrisch von Anionen umgeben (KZ 6), während die Anionen linear von 2 Kationen umgeben sind (KZ 2)

A2B3-Struktur[Bearbeiten]

Die hier wichtigste Struktur ist die Korund-Struktur (alpha Al2O3). Die Struktur ist sogar noch bescheuerter als die Cristobalit-Struktur. Grundgerüst ist ein Sechseck. Auf dessen Ecken sitzen die Kationen. Allerdings sind die Schichten nicht alle gleich voll mit Kationen. Zwischen 2 vollbesetzten Lagen, liegen 2 Schichten mit 3 freien Kationengitterplätzen. In diesen Lagen ist die Mitte des Sechsecks mit einem Kation besetzt. Drei Anionen befinden sich jeweils zwischen diesen Lagen mit der Stapelfolge ABAB... (hexagonal-dichteste Kugelpackung). Das Koordinationszahlenverhältnis ist 6:4. In diesem Aufbau sind die Kationen oktaedrisch von den Anionen umgeben. Die Anionen werden teraedrisch von Anionen umgeben.

Spinell-Struktur[Bearbeiten]

Hier ist die Besonderheit, dass 2 unterschiedliche Kationen auftreten, diese haben auch verschiedene Koordinationszahlen. Ein Ion mit der typischen Spinellstruktur hat die Formel AB2X4, wobei A = Me2+, B = Me3+ und X i.d.R. Oxid oder Sulfid.