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Alt 19.04.2005, 15:11   #12   Druckbare Version zeigen
Tino71 Männlich
Moderator
Beiträge: 6.935
Blog-Einträge: 41
AW: Rinmanns Grün aus ZnS ?

Hi!
Entschuldigungen sind da völlig unnötig. Falls Du hier jemanden belästigen willst - das geht anders!

Zur Struktur vom Rinmans Grün:
Such Dir mal einen Haufen gleich großer Kugeln, dann basteln wir uns die Struktur eben mal schnell zusammen.

Erstmal was Prinzipielles: was ist die dichteste Möglichkeit, Kugeln zusammenzupacken? Na - eine Schicht, in der immer sechs Kugeln um eine drumrum liegen machen (Bild 01.gif), und dann mehrere dieser Schichten stapeln (Bild 02.gif). Es gibt zwar prinzipiell mehrere verschiedene Möglichkeiten, diese Schichten zu stapeln - aber uns soll nur mal diese eine interessieren: Schicht A liegt unten, dann liegt ne versetzte Schicht B drauf (und zwar so, daß die Kugeln der B-Schicht immer auf den Dreiecken der Kugeln der A-Schicht einrasten), die dritte Schicht ist wieder deckungsgleich mit der A-Schicht ganz unten. ...A-B-A-B-A...: diese Stapelfolge nennt man eine hexagonal-dichteste Kugelpackung, hdp. Klar? - Prima.

In dieser Kugelpackung sind nu ein paar kleine Lücken drinne. Und zwar zwei Sorten: die eine Lückensorte ist tetraedrisch (sie ist also ne Lücke zwischen vier Kugeln - drei unten, die vierte liegt auf dem von den ersten drei gebildeten Zwickel obendrauf, Bild 03.gif), die zweite Sorte ist oktaedrisch (also von sechs Kugeln gebildet - drei unten, drei oben, Bild 04.gif). Wenn man nachzählt, findet man, daß in unserer hdp-Packung genau so viele Oktaederlücken drinne sind, wie wir Kugeln gepackt haben und genau doppelt so viele Tetraederlücken wie Kugeln.

So. Jetzt zum Rinmans Grün.
Stell Dir vor, die dichtest gepackten Kugeln seien Oxid-Ionen O2-. Stör Dich nicht dran, daß die alle gleich geladen sind und sich daher eigentlich abstoßen sollten - die Ladung wird ja nachher mit Zn2+-Kationen ausgeglichen.

Die Oxidionen sind ziemlich dicke Dinger. Die Zink-Kationen sind dagegen so klein, daß sie genau in die Lücken der Oxidionen-Packung reinpassen. Und zwar am besten passen sie in die kleinen Tetraederlücken, für die größeren Oktaederlücken sind sie zu klein, deshalb bleiben diese Lücken alle leer.
Jetzt ist das ja so, daß man pro Oxidion zwei Tetraederlücken hat (muß man abzählen, damit man's glaubt). Wenn man also alle dieser Lücken mit Zink-Ionen füllen täte, hätte man die Summenformel Zn2O. Das ist Quatsch - dann wäre ja das Zink nur einfach positiv geladen. Geht also nicht. Wir besetzen deshalb nur jede zweite Tetraederlücke mit Zn2+. Dann haben wir ZnO und alles paßt. Die Struktur ist in Bild 05.gif zu sehen. Ich hab da mal die Ionen (blau: O2-, grün: Zn2+) in ihrer tatsächlichen relativen Größe gemalt: Du siehst, die Oxidionen berühren sich fast, die Zinkionen passen exakt in die Tetraederlücken und alle Oktaederlücken sind leer. Besser zu sehen auf Bild 06: da hab ich die Oxidionen nicht mehr gemalt - sie sind die Ecken der blauen Polyeder, in deren Zentrum das Zink sitzt. So stellt man diese Strukturen gerne dar, weil's irgendwie übersichtlicher ist.

Das wäre aber jetzt nur reines ZnO bisher! Das ist farblos und nicht grün!

Rinmans Grün hat nun genau dieselbe Struktur, nur ist statistisch hin und wieder mal ein Zinkion durch ein Cobaltion Co2+ ersetzt. So etwa jedes hunderste Zinkion ist keins. Das reicht aus, um das ZnO grün zu färben. Cobaltsalze sind ja normalerweise blau - aber hier fühlt sich das Cobalt nicht so richtig wohl: es ist nämlich ein winziges bißchen dicker als ein Zinkion, muß sich aber auf dessen Platz zwängen. Das verschiebt auf eine gewisse Weise dann die Absorptionsfarbe, sodaß das ZnO mit etwas Co drinne dann eben grün und nicht blau ist.

Noch Fragen? ---> pn oder so.
Angehängte Grafiken
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