Anorganische Strukturchemie

Angesichts des immer mehr anwachsenden Kenntnisstands auf allen na turwissenschaftlichen Gebieten erscheint es unumgänglich, die Wissensver mittlung auf generelle Prinzipien und Gesetzmäßigkeiten zu konzentrieren und Einzeldaten auf wichtige Beispiele zu beschränken. Ein Lehrbuch soll einen angemessenen, dem Studierenden zumutbaren Umfang haben, ohne wesentliche Aspekte eines Fachgebiets zu vernachlässigen, es soll traditio nelles Grundwissen ebenso wie moderne Entwicklungen berücksichtigen. Diese Einführung macht den Versuch, die Anorganische Struktufchemie in diesem Sinne darzubieten. Dabei sind Kompromisse unvermeidbar, manche Teilgebiete werden kürzer, andere vielleicht auch länger geraten sein, als es dem einen oder anderen Fachkollegen angemessen erscheinen mag. Chemiker denken überwiegend in anschaulichen Modellen, sie wollen Strukturen und Bindungen "sehen". Die moderne Bindungstheorie hat sich ihren Platz in der Chemie erobert, sie wird in Kapitel 9 gewürdigt; mit ih ren aufwendigen Rechnungen entspricht sie aber mehr der Denkweise des Physikers, außerdem ist sie oft noch unbefriedigend, wenn es darum geht, strukturelle Details zu verstehen oder gar vorauszusagen. Für den Alltags gebrauch des Chemikers sind einfache Modelle, so wie sie in den Kapiteln 7, 8 und 12 behandelt werden, nützlicher: "Der Bauer, der zu Lebzeiten ernten will, kann nicht auf die ab-initio-Theorie des Wetters warten. Che miker, wie Bauern, glauben an Regeln, verstehen aber diese listig nach Bedarf zu deuten" (H.G. von Schnering (113)). Das Buch richtet sich in erster Linie an fortgeschrittene Studenten der Chemie. Chemische Grundkenntnisse zum Atombau, zur chemischen Bin dung und zu strukturellen Aspekten werden vorausgesetzt. Teile des Textes gehen auf eineVorlesung über Anorganische Kristallchemie von Prof. Dr.

Klappentext

Angesichts des immer mehr anwachsenden Kenntnisstands auf allen na­ turwissenschaftlichen Gebieten erscheint es unumgänglich, die Wissensver­ mittlung auf generelle Prinzipien und Gesetzmäßigkeiten zu konzentrieren und Einzeldaten auf wichtige Beispiele zu beschränken. Ein Lehrbuch soll einen angemessenen, dem Studierenden zumutbaren Umfang haben, ohne wesentliche Aspekte eines Fachgebiets zu vernachlässigen, es soll traditio­ nelles Grundwissen ebenso wie moderne Entwicklungen berücksichtigen. Diese Einführung macht den Versuch, die Anorganische Struktufchemie in diesem Sinne darzubieten. Dabei sind Kompromisse unvermeidbar, manche Teilgebiete werden kürzer, andere vielleicht auch länger geraten sein, als es dem einen oder anderen Fachkollegen angemessen erscheinen mag. Chemiker denken überwiegend in anschaulichen Modellen, sie wollen Strukturen und Bindungen "sehen". Die moderne Bindungstheorie hat sich ihren Platz in der Chemie erobert, sie wird in Kapitel 9 gewürdigt; mit ih­ ren aufwendigen Rechnungen entspricht sie aber mehr der Denkweise des Physikers, außerdem ist sie oft noch unbefriedigend, wenn es darum geht, strukturelle Details zu verstehen oder gar vorauszusagen. Für den Alltags­ gebrauch des Chemikers sind einfache Modelle, so wie sie in den Kapiteln 7, 8 und 12 behandelt werden, nützlicher: "Der Bauer, der zu Lebzeiten ernten will, kann nicht auf die ab-initio-Theorie des Wetters warten. Che­ miker, wie Bauern, glauben an Regeln, verstehen aber diese listig nach Bedarf zu deuten" (H.G. von Schnering (113)). Das Buch richtet sich in erster Linie an fortgeschrittene Studenten der Chemie. Chemische Grundkenntnisse zum Atombau, zur chemischen Bin­ dung und zu strukturellen Aspekten werden vorausgesetzt. Teile des Textes gehen auf eine Vorlesung über Anorganische Kristallchemie von Prof. Dr.

Inhalt
1 Einleitung.- 2 Beschreibung chemischer Strukturen.- 2.1 Koordinationszahl und Koordinationspolyeder.- 2.2 Die Beschreibung von Kristallstrukturen.- 2.3 Atomkoordinaten.- 2.4 Isotypie.- 2.5 Übungsaufgaben.- 3 Polymorphie, Phasendiagramme.- 3.1 Polymorphie.- 3.2 Phasendiagramme.- 3.3 Übungsaufgaben.- 4 Struktur, Energie und chemische Bindung.- 4.1 Thermodynamische Stabilität.- 4.2 Kinetische Stabilität.- 4.3 Chemische Bindung und Struktur.- 4.4 Die Gitterenergie.- 4.5 Übungsaufgaben.- 5 Die effektive Grösse von Atomen.- 5.1 Van-der-Waals-Radien.- 5.2 Atomradien in Metallen.- 5.3 Kovalenzradien.- 5.4 Ionenradien.- 5.5 Übungsaufgaben.- 6 Ionenverbindungen.- 6.1 Radienquotienten.- 6.2 Ternäre Ionenverbindungen.- 6.3 Verbindungen mit komplexen Ionen.- 6.4 Die Regeln von Pauling und Baur.- 6.5 Übungsaufgaben.- 7 Molekülstrukturen I: Verbindungen der Hauptgruppenelemente.- 7.1 Valenzelektronenpaar-Abstoßung.- 7.2 Strukturen bei fünf Valenzelektronenpaaren.- 7.3 Übungsaufgaben.- 8 Molekülstrukturen II: Verbindungen der Nebengruppenelemente.- 8.1 Ligandenfeldtheorie.- 8.2 Koordinationspolyeder bei Nebengruppenelementen.- 8.3 Isomerie.- 8.4 Übungsaufgaben.- 9 Molekülorbital-Theorie und chemische Bindung in Festkörpern.- 9.1 Molekülorbitale.- 9.2 Hybridisierung.- 9.3 Bändertheorie. Die lineare Kette aus Wasserstoffatomen.- 9.4 Die Peierls-Verzerrung.- 9.5 Kristall-Orbital-Überlappungspopulation (COOP).- 9.6 Bindungen in zwei und drei Dimensionen.- 9.7 Bindung in Metallen.- 9.8 Übungsaufgaben.- 10 Die Elementstrukturen der Nichtmetalle.- 10.1 Halogene.- 10.2 Chalkogene.- 10.3 Elemente der fünften Hauptgruppe.- 10.4 Graphit und Fullerene.- 10.5 Bor.- 11 Diamantartige Strukturen.- 11.1 Kubischer und hexagonaler Diamant.- 11.2 Binäre diamantartigeVerbindungen.- 11.3 Diamantartige Verbindungen unter Druck.- 11.4 Polynäre diamantartige Verbindungen.- 11.5 Aufgeweitete Diamantgitter. SiO2-Strukturen.- 11.6 Übungsaufgaben.- 12 Polyanionische und polykationische Verbindungen. Zintl-Phasen.- 12.1 Die verallgemeinerte (8 ? N)-Regel.- 12.2 Polyanionische Verbindungen, Zintl-Phasen.- 12.3 Polykationische Verbindungen.- 12.4 Clusterverbindungen.- 12.5 Übungsaufgaben.- 13 Kugelpackungen. Metallstrukturen.- 13.1 Dichteste Kugelpackungen.- 13.2 Die kubisch-innenzentrierte Kugelpackung.- 13.3 Andere Metallstrukturen.- 13.4 Übungsaufgaben.- 14 Das Prinzip der Kugelpackungen bei Verbindungen.- 14.1 Geordnete und ungeordnete Legierungen.- 14.2 Dichteste Kugelpackungen bei Verbindungen.- 14.3 Das Prinzip der kubisch-innenzentreirten Kugelpackung bei Verbindungen (CsCl-Typ).- 14.4 Hume-Rothery-Phasen.- 14.5 Laves-Phasen.- 14.6 Übungsaufgaben.- 15 Verknüpfte Polyeder.- 15.1 Eckenverknüpfte Oktaeder.- 15.2 Kantenverknüpfte Oktaeder.- 15.3 Flächenverknüpfte Oktaeder.- 15.4 Oktaeder mit gemeinsamen Ecken und Kanten.- 15.5 Oktaeder mit gemeinsamen Kanten und Flächen.- 15.6 Verknüpfte trigonale Prismen.- 15.7 Eckenverknüpfte Tetraeder. Silicate.- 15.8 Kantenverknüpfte Tetraeder.- 15.9 Übungsaufgaben.- 16 Kugelpackungen mit besetzten Lücken.- 16.1 Die Lücken in dichtesten Kugelpackungen.- 16.2 Einlagerungsverbindungen.- 16.3 Wichtige Strukturtypen mit besetzten Oktaederlücken in dichtesten Kugelpackungen.- 16.4 Perowskite.- 16.5 Besetzung von Tetraederlückenin dichtesten Kugelpackungen.- 16.6 Spinelle.- 16.7 Übungsaufgaben.- 17 Physikalische Eigenschaften von Festkörpern.- 17.1 Mechanische Eigenschaften.- 17.2 Piezo- und ferroelektrische Eigenschaften.- 17.3 Magnetische Eigenschaften.- 18 Symmetrie.- 18.1Symmetrieelemente und Symmetrieoperationen.- 18.2 Die Punktgruppen.- 18.3 Raumgruppen und Raumgruppentypen.- 18.4 Kristallklassen und Kristallsysteme.- 18.5 Übungsaufgaben.- 19 Symmetrie als Ordnungsprinzip für Kristallstrukturen.- 19.1 Kristallographische Gruppe-Untergruppe-Beziehungen.- 19.2 Das Symmetrieprinzip in der Kristallchemie.- 19.3 Strukturverwandtschaften durch Gruppe-Untergruppe-Beziehungen.- 19.4 Zwillingskristalle.- 19.5 Übungsaufgaben.- Literatur.- Lösungen zu den Übungsaufgaben.