Perowskit (Übung 1) CaTiO3 Mineral kubisch a = 3.8 Å ? 3.8 Å 7.64 Å orthorhombisch a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å 5.37 Å Realität 3.8
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Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
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1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
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Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
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0
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x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
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4/12
2/12
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4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
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2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
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Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
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Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
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2/12
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Ca2+
Ti4+
O
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4/12
4/12
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Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
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x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
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Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
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1/2
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1/2
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x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
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Ca2+
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O
Ti4+
4/12
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Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 5
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
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Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
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Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 7
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 8
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 9
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 10
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 11
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 12
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 13
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 14
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 15
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 2
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 3
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 4
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 5
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 6
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 7
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 8
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 9
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 10
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 11
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 12
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 13
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 14
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator
Slide 15
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
kubisch
a = 3.8 Å
?
3.8 Å
7.64 Å
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
5.37 Å
Realität
3.8 Å
idealisiert
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
orthorhombisch
a = 5.44 Å, b = 7.64 Å, c = 5.37 Å
?
3.8 Å
7.6 Å
3.8 Å
3.8 Å
3.8 Å
kubisch
a = 3.8 Å
Perowskit (Übung 1)
CaTiO3
Mineral
TiO6 Oktaeder gekippt (Ca2+ zu klein für 12-er Koordination)
idealisiert
Realität
Perowskit (Übung 1)
Projektion der idealisierten Struktur
Ca
O
z=0
z = 1/2
y
Ti
Ca
Ti
O
0
1/2
0
0
1/2
1/2
0
1/2
1/2
x
Koordinationspolyeder
Ti KZ=6 Oktaeder
Ca KZ=12 Kuboktaeder
Perowskit (Übung 1)
Ladungsausgleich
Ti und Ca vertauschen?
Ti4+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
4/6
2/12
2/12
O
Ca2+
Ti4+
?
2/6
2/12
4/12
2/12
4/12
4/6
Ca2+
Ti4+
O
Ti4+
4/12
4/12
2/6
Ti4+
Ti4+
Ca2+
2(4/6) + 4(2/12) = 2
2(2/6) + 4(4/12) = 2
Perowskit (Übung 1)
Beschreibung der Struktur
kubisch dichteste Kugelpackung von O2- und Ca2+ Ionen mit 1/4 der
Oktaederlücken mit Ti4+ Ionen gefüllt
oder
Polyederverband von Oktaedern mit Ecken-Verknüpfung
YBa2Cu3O7
Perowskit
Ca Ti O3
Perowskit (3 EZ)
Ca3 Ti3 O9
HTSL
YBa2 Cu3 O7
fehlende O-Atome
3 PerowskitEinheiten
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
YBa2Cu3O7
Cu Koordinationszahl
Cu(1) 4
Cu(2) 5
Cu(1)
Cu KoordinationsPolyeder
Cu(2)
Cu(1) quadratisch
planar
Cu(2) quadratisch
pyramidal
Cu(1):Cu(2)
1 : 2
Y Ba2 Cu3 O7
+3 +2
x -2
3 + 2(2) + 3x
= 7(2)
3x = 14 - 7
x = 7/3
2 Cu2+
1 Cu3+
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Ilmenit (FeTiO3)
B
Beschreibung der Struktur
A
hexagonal dichteste
Kugelpackung von O2- Ionen
B
mit 1/3 der Oktaederlücken
mit Fe3+ Ionen
A
und 1/3 der Oktaederlücken
mit Ti4+ Ionen gefüllt
B
A
B
A
Perowskit oder Ilmenit
Strukturtyp?
Perowskit (CaTiO3)
Ilmenit (FeTiO3)
Perowskit
ABX3
Verzerrung der Idealstruktur
durch die chemische Natur der
A und B Kationen kommt häufig
vor
die B-O-B Winkel sind
massgebend für viele
interessante Eigenschaften
Strongly Correlated Systems
BaTiO3
Ti4+ nicht in Zentrum des Oktaeders
elektrischer Dipol
involatile fast RAM
Verbindungen mit der Perowskit-Typ Struktur
La0.7Sr0.3MnO3
metallisch und ferromagnetisch
colossal magnetoresistance (CMR)
magnetische Speichermedien
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85
Aniondefizit
Ionenleiter
Festkörperelektrolyt
La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3
B-Atome mit variablem Valenz und Aniondefizit
Elektronen- und Ionenleiter
Elektroden für Brennstoffzellen
YBa2Cu3O7
Cu2.33+ und Aniondefizit
Hochtemperatur-Supraleiter
YBa2Cu3O6
Cu(II) in 5-er Koordination und Cu(1) in 2-er Koordination
antiferromagnetischer Isolator