Druck-Koordinations-Regel

Die Druck-Koordinations-Regel ist eine Regel der anorganischen Strukturchemie bzw. Festkörperchemie. Sie besagt, dass in Festkörpern mit steigendem Druck eine Erhöhung der Koordinationszahl eintritt.^[1]^[2]^[3]^[4] Diese Regel geht auf Alfred Neuhaus zurück.^[5]^[6]^[7]

Beispiele für die Druck-Koordinations-Regel^[2]
Normaldruck-Modifikation					Phasen- umwandlung		Hochdruck-Modifikation
Formel	Name	Symmetrieklasse	Gittertyp	Koordinationszahl	p/kbar	T/°C	Kristallklasse	Gittertyp	Koordinationszahl
C	Graphit	$6/mmm$	Graphit	3−1	>60	>1250	$m3m$	Diamant	4
C	Diamant	$m3m$	Diamant	4	≈ 650	≈ 700	?	Kohlenstoff III	4+2
Si	Silicium	$m3m$	Diamant	4	≈ 200	20	$m3m$	NaCl	6
Ge	Germanium	$m3m$	Diamant	4	≈ 120	20	$4/mmm$	weißes Zinn	6
Sn	Zinn, grau	$m3m$	Diamant	4	≈ 1	13	$4/mmm$	weißes Zinn	6
Sn	Zinn, weiß	$4/mm$	weißes Zinn	6	>115	20	$m3m$	kubisch raumzentriert	8
α-Fe	Eisen	$m3m$	kubisch raumzentriert	8	≈ 130	20	hexagonal	ɛ-Eisen	12
AlSb	Aluminiumantimonid	${\bar {4}}3m$	Zinkblende	4	≈ 125	20	$4/mmm$	weißes Zinn	6
BN	Bornitrid	$6/mmm$	Graphit	3+1	>60	1300	kubisch	Borazon	4
ZnO	Zinkit	$6mm$	Wurtzit	4	≈ 100	≈ 250	$m3m$	NaCl	6
SiO₂	Quarz	$32$	Quarz	4	20	≈ 500	$2/m$	Coesit	4
SiO₂	Coesit	$2/m$	-	4	125	>1200	$4/m$	Rutil	6
CdTe	Cadmiumtellurid	${\bar {4}}3m$	Zinkblende	4	≈ 10	20	$m3m$	NaCl	6
CaF₂	Calciumfluorid	$m3m$	Fluorit	8	100	200	$mmm$	PbCl₂	9
SrF₂	Strontiumfluorid	$m3m$	Fluorit	8	>50	200	$mmm$	PbCl₂	9
BaF₂	Bariumfluorid	$m3m$	Fluorit	8	>50	200	$mmm$	PbCl₂	9
ZnF₂	Zinkfluorid	$4/m$	Rutil	6	≈ 80	300	$m3m$	Flußspat	8
NaCl	Natriumchlorid	$m3m$	NaCl	6	>100	20	$m3m$	CsCl	8
KCl	Kaliumchlorid	$m3m$	NaCl	6	≈ 20	20	$m3m$	CsCl	8
AgCl	Silberchlorid	$m3m$	NaCl	6	≈ 85	20	$m3m$	CsCl oder Hg₂Cl₂	8
AgBr	Silberbromid	$m3m$	NaCl	6	83	20	$m3m$	CsCl	8
AgI	Silberiodid	${\bar {4}}3m$	Zinkblende	4	<4	≈ 50	$m3m$	NaCl	6
AgI	Silberiodid	$m3m$	NaCl	6	≈ 115	20	$m3m$	CsCl	8
Mg₂[Ge₂O₆]	Ge-Enstatit	$mmm$	-	Mg: 6, Ge: 4	≈ 25	?	${\bar {3}}$	Ilmenit	Mg: 6, Ge: 6
CdTiO₃	Cadmiumtitanat	${\bar {3}}$	Ilmenit	Cd: 6	12	600	$m3m$	Perowskit	Cd: 12
CaCO₃	Calcit	${\bar {3}}m$	Calcit	6	6	20	$mmm$	Aragonit	9

Druck-Abstands-Paradoxon

Das Druck-Abstands-Paradoxon besagt, dass nach der Druck-Koordinations-Regel bei steigendem Druck und zunehmender Koordinationszahl sich die interatomaren Abstände vergrößern.^[1] Diese Regel wurde von Will Kleber aufgestellt.^[8]

Druck-Homologie-Regel

Die Druck-Homologie-Regel^[2] (auch Druck-Homologen-Regel^[3]) ist ein Spezialfall der Druck-Koordinations-Regel und besagt, dass in einer homologen Reihe von Verbindungen bei Druckerhöhung die Kristallstruktur der höheren Homologen eingenommen wird.^[6]

Phasenumwandlungen innerhalb der homologen Serie C, Si, Ge, Sn^[2]
Normaldruck-Modifikation			Umwandlungs- Bedingungen		Hochdruck-Modifikation
Formel	Gittertyp	Koordinationszahl	p/kbar	T/K	Formel	Gittertyp	Koordinationszahl
C	Diamant	4	>650	1100	C	metallisch	6
Si	Diamant	4	≈ 200	300	Si	weißes Zinn	6
Ge	Diamant	4	≈ 120	300	Ge	weißes Zinn	6
Sn, grau	Diamant	4	1	286	Sn, weiß	weißes Zinn	6

Weitere Beispiele für die Druck-Homologie-Regel.^[2]
Normaldruck-Modifikation			Umwandlungs- Bedingungen		Hochdruck-Modifikation
Formel	Gittertyp	Koordinationszahl	p/bkar	T/°C	Gittertyp	Koordinationszahl
NaCl	NaCl	6	100	20	CsCl	8
KCl	NaCl	6	20	20	CsCl	8
RbCl	NaCl	6	5	20	CsCl	8
RbBr	NaCl	6	5	20	CsCl	8
RbI	NaCl	6	5	20	CsCl	8
AlSb	Zinkblende	4	125	25	weißes Zinn	6
GaSb	Zinkblende	4	90	25	weißes Zinn	6
InSb	Zinkblende	4	22	25	weißes Zinn	6
ZnS	Zinkblende	4	240	20	NaCl	6
ZnSe	Zinkblende	4	165	20	NaCl	6
ZnTe	Zinkblende	4	140	20	NaCl	6

Literatur

Ulrich Müller: Anorganische Strukturchemie. 6. Auflage. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8348-9545-5, S. 179.

Einzelnachweise

↑ ^a ^b Ulrich Müller: Anorganische Strukturchemie. 6., aktualisierte Auflage. Vieweg+Teubner Verlag / GWV Fachverlage, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8348-9545-5, S. 179.
↑ ^a ^b ^c ^d ^e W. Kleber, K.-Th. Wilke: Synthese und Kristallchemie anorganischer Stoffe bei hohen Drücken und Temperaturen. In: Kristall und Technik. Band 4, Nr. 2, 1969, S. 165–199, doi:10.1002/crat.19690040202.
↑ ^a ^b Festkörperchemie, Kapitel 2.1. Abgerufen am 23. Juli 2022.
↑ Pressure-coordination rule – Big Chemical Encyclopedia. Abgerufen am 23. Juli 2022.
↑ Alfred Neuhaus, Helmut Heide, Roland Steffen: Über das Druck-Zustandsverhalten einiger Chalkogenide. In: Festschrift für Leo Brandt zum 60. Geburtstag. VS Verlag für Sozialwissenschaften, Wiesbaden 1968, ISBN 3-663-00525-9, S. 59–78, doi:10.1007/978-3-663-02438-5_5.
↑ ^a ^b V. Gutmann, H. Mayer: Application of the functional approach to bond variations under pressure. In: Bonding and Compounds of Less Abundant Metals. Band 31. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1976, ISBN 3-540-07964-5, S. 49–66, doi:10.1007/3-540-07964-5_35.
↑ A. Neuhaus: Synthesis, structural behavior, and valence state of inorganic matter in the realm of higher and highest pressure. In: CHIMIA News (Hrsg.): CHIMIA International Journal for Chemistry. Band 71, Nr. 1, 22. Februar 2017, ISSN 0009-4293, S. 1–1, doi:10.2533/chimia.2017.1.
↑ W. Kleber: Das „Druck-Abstands-Paradoxon“. In: Kristall und Technik. Band 2, Nr. 1, 1967, S. 13–14, doi:10.1002/crat.19670020103.

[:0-1] Ulrich Müller: Anorganische Strukturchemie. 6., aktualisierte Auflage. Vieweg+Teubner Verlag / GWV Fachverlage, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8348-9545-5, S. 179.

[:2-2] W. Kleber, K.-Th. Wilke: Synthese und Kristallchemie anorganischer Stoffe bei hohen Drücken und Temperaturen. In: Kristall und Technik. Band 4, Nr. 2, 1969, S. 165–199, doi:10.1002/crat.19690040202.

[:3-3] Festkörperchemie, Kapitel 2.1. Abgerufen am 23. Juli 2022.

[4] Pressure-coordination rule – Big Chemical Encyclopedia. Abgerufen am 23. Juli 2022.

[5] Alfred Neuhaus, Helmut Heide, Roland Steffen: Über das Druck-Zustandsverhalten einiger Chalkogenide. In: Festschrift für Leo Brandt zum 60. Geburtstag. VS Verlag für Sozialwissenschaften, Wiesbaden 1968, ISBN 3-663-00525-9, S. 59–78, doi:10.1007/978-3-663-02438-5_5.

[:1-6] V. Gutmann, H. Mayer: Application of the functional approach to bond variations under pressure. In: Bonding and Compounds of Less Abundant Metals. Band 31. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1976, ISBN 3-540-07964-5, S. 49–66, doi:10.1007/3-540-07964-5_35.

[7] A. Neuhaus: Synthesis, structural behavior, and valence state of inorganic matter in the realm of higher and highest pressure. In: CHIMIA News (Hrsg.): CHIMIA International Journal for Chemistry. Band 71, Nr. 1, 22. Februar 2017, ISSN 0009-4293, S. 1–1, doi:10.2533/chimia.2017.1.

[8] W. Kleber: Das „Druck-Abstands-Paradoxon“. In: Kristall und Technik. Band 2, Nr. 1, 1967, S. 13–14, doi:10.1002/crat.19670020103.

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