1 / 20

03.06.2008

03.06.2008. Thema 9: Mischkristalle SS 2008 B.Sc. GMG. Laura Henkel, Maren Komp, Julia Frank, Isabelle Balzer und Anika Seck. Mischkristalle :. Definition: Homogener Kristall mit Molekülen von zwei oder mehr Elementen wechselnder chemischer Zusammensetzung. Beispiel:

vinaya
Download Presentation

03.06.2008

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 03.06.2008 Thema 9: Mischkristalle SS 2008 B.Sc. GMG Laura Henkel, Maren Komp, Julia Frank, Isabelle Balzer und Anika Seck

  2. Mischkristalle: Definition: Homogener Kristall mit Molekülen von zwei oder mehr Elementen wechselnder chemischer Zusammensetzung. Beispiel: Es gibt zwei verschiedene Arten:

  3. 1. Einlagerungsmischkristalle: • Einlagerung der Atome in Zwischengitterplätze. • Meist zwischen Metallen und Nichtmetallen. Es kommt immer zu einer Gitterverzerrung, die das Kristallgitter aufweitet. • Atomdurchmesser darf höchstens 41% des Wirtsatoms sein.

  4. 2. Substitutionsmischkristalle: • Atome der einen Komponente sitzen auf Gitterplätzen der anderen Komponente. • Ein oder mehrere Atome werden durch Atome anderer Elemente ersetzt.

  5. Voraussetzung für die Bildung von Substitutionsmischkristallen: • Annähernd gleichgroße Atome/Ionen (Differenz max. 14%)‏ • Gleiche Gitterkonfiguration (Kristallart A=B; Isotypie)‏ • Geringe chemische Affinität der Komponenten (Nachbarn im PSE).

  6. Ionenradien: • Die Größe des Ions ist abhängig von: • Wertigkeit • Stellung im PSE • Die Größe hängt von der Anzahl der Elektronen und Orbitale ab. • Anionen: Sie sind prinzipiell größer als die neutralen Atome derselben Elemente. Je größer die negative Ladung, desto größer ist der Ionenradius. • Kationen: Sie sind prinzipiell kleiner. Je größer die positive Ladung, desto kleiner der Ionenradius. • Atomradius im PSE:

  7. Ionengrößen: Kleine bis mittelgroße Ionenradien(<60pm): Si4+, Al3+ Mittelgroße Ionenradien(60-90pm): Fe3+, Fe2+, Mg2+, Mn2+ Große Ionenradien(>90pm): Na+, Ca2+, K+, O2-, F-

  8. Kugelpackungen: • Definition: • Räumliche Anordnung aus sich berührenden, gleich oder verschieden großen starren Kugeln. • Jede muss mindestens vier andere Kugeln berühren. • Keine Verschiebung einer Kugel ist ohne gleichzeitiges Verrücken anderer Kugeln möglich. • Es gibt unendlich viele Möglichkeiten eine dichteste Kugelpackung herzustellen. Alle bestehen aus hexagonalen Kugel-Schichten. • Die wichtigsten drei Kugelpackungen sind:

  9. 1. Kubisch innenzentrierte Kugelpackung: Das Atom ist in der Mitte einer würfelförmigen Elementarzelle, es ist von 8 Atomen in den Ecken der Elementarzelle umgeben. Koordinationszahl = 8 Raumerfüllung = 68%

  10. 2.Kubisch dichteste Kugelpackung ABCABC: In einer dichtesten Kugelpackung hat jede Kugel 12 nächste Nachbarn, sechs in der eigenen Schicht, sowie drei je darüber und darunter. Sie bilden bei der kubischen Packung einen Kuboktaeder.

  11. 3. Hexagonal dichteste Kugelpackung ABAB: Eine dichteste Kugelpackung hat immer doppelt so viele Tetraederlücken und genauso viele Oktaederlücken wie Kugeln.

  12. Tetraederlücken: • Lücke, die bei einem Tetraeder frei bleibt, wenn man an die Ecken 4 Kugeln/Atome einsetzt, die sich gegenseitig berühren • Hohlräume bieten Platz für andere kleinere Atome. • (->Einlagerungsmischkristalle)‏ • Eine dichteste Kugelpackung hat immer doppelt so viele Tetraederlücken. Freier Atomradius

  13. Oktaederlücken: Lücke, die bei einem Oktaeder freibleibt, wenn man an die Ecken 6 Kugeln/Atome einsetzt, die sich gegenseitig berühren. Es gibt genauso viele Oktaederlücken wie Kugeln in einer Packung. Freier Atomradius

  14. Doppelsubstitution: • Ein chemisches Element wird durch ein Element mit einer anderen Ladungszahl ersetzt. • Damit die Verbindung elektrisch neutral wird, wird ein weiteres Element ersetzt, welches aufgrund einer bestimmten Ladung einen Ausgleich schafft • Beispiel: • Durch einen gekoppelten Einbau von Ca2+ und Al3+ anstelle von Na1+ und Si4+ (Ca2+ + Al3+ = Na1+ + Si4+) gelangt man vom Albit (Na[AlSi3O8]) zum Anorthit (Ca Al2Si2O8])‏

  15. Tschermaks-Austausch: Beispiel: Ein Mg und ein Si-Atom werden durch 2 Al-Atome ersetzt. Schematisch kann man diesen Austausch ähnlich einer chem. Reaktion formulieren: CaMgSi2O6 + Mg-1Si-1Al2 = CaAl2SIO6 Diopsid + Tschermaks-Austausch

  16. Mischbarkeit: • Die Neigung zur Mischkristallbildung ist generell bei niedrigen Temp. geringer als bei höheren. • Bei höheren Temperaturen ( Energiezufuhr) können in folge größerer Beweglichkeit der Atome und Ionen derartige Fehlordnungen erzwungen werden.

  17. Mischungslücke: • Gebiet innerhalb einer Zusammensetzung, in dem es keine natürliche Vertreter gibt. • Temperatur abhängig • Außerhalb der Mischungslücke gibt es beliebig viele Vertreter des Mischkristalls. • Tritt auf, wenn 2 Substanzen gemischt werden, deren Bausteine in Größe und Bindungscharakter verschieden sind und die eventuell auch unterschiedliche Strukturen besitzen.

  18. Beispiel Mischungslücke:

  19. Quellenangaben: Hans-Rudolf wenk and Andrei Bulakh: Minerals their constitution and origin. Cambridge 1 Auflage 2004 Gregor Markl: Minerale und Gesteine. Spektrum 1. Auflage 2004 Okrusch Matthes: MineralogieSpringer. Verlag 7. Auflage 2005 Charles E. Mortimer: Chemie. Thieme 9. Auflage 2007 Hans Murawski: Geologisches Wörterbuch. Spektrum 11 Auflage 2004

More Related