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Alaun-Struktur (AIMIII(SO4)2(H2O)12)


Beschreibung ( VRML )

Alaune mit der allgemeinen Formel AIMIII(SO4)2(H2O)12 sind wasserhaltige Doppelsalze aus Alkalimetall- oder Ammoniumsulfat AI2[SO4] und Metall-Sulfaten MIII2[SO4]3 der dreiwertigen Kationen M wie z.B. von Al, Ga, In, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Rh oder Ir. Alaune kristallisieren in Form grosser Würfel und Oktaeder. Die Struktur ist kubisch, die Raumgruppe ist Pa3̅. Die MIII-Kationen sind oktaedrisch von Wassermolekülen koordiniert (graue Oktaeder). Die [Al(H2O)6]3+-Komplexkationen liegen isoliert voneinander vor und besetzen die Ecken und die Flächenmitten der kubischen Elementarzelle. Es liegt jedoch keine F-Zentrierung mehr vor, da die Oktaeder leicht gegen die Elementarzellkanten verkippt sind. Die Sulfat-Tetraeder, die leider fehlgeordnet sind und daher in der Abbildung nicht als Tetraeder zu erkennen sind, sondern nur als grüne Polyeder-Trümmer aus zwei einander durchdringenden Tetraedern, befinden sich in allen Tetraederlücken der kubisch dichtesten Oktaederpackung. Damit ist das Verhältnis von SO42--Tetraedern zu [Al(H2O)6]3+-Komplex-Kationen von 2:1 erklärt (vgl. Fluorit-Typ). Die Alkalimetall-Kationen AI befinden sich in den Oktaederlücken der Oktaederpackung, d.h. das Verhältnis von A:M ist wie im NaCl-Typ 1:1. Die Hälfte der 12 Wassermoleküle ist an die MIII-Kationen gebunden, die anderen 6 Wassermoleküle bilden mit den gebundenen H2O-Molekülen ein ausgedehntes Wasserstoffbrücken-Bindungssystem (dünne weisse Stäbe). Die AI-Kationen sind von zwei Oxid-Ionen der Sulfat-Tetraeder und von 6 der 'freien' Wassermoleküle umgeben. Diese Koordinationssphäre ist mit dünnen gelben und grünen Stäben um die AI-Kationen eingetragen.

Vorkommen

Die Alaun-Struktur gibt es mit den Kationen:

A+ = Na+, K+, Rb+, Cs+, NH4+, Tl+ (Li+ ist dagegen zu klein!)
M3+ = Al3+, Ga3+, In3+, Sc3+, Ti3+, V3+, Cr3+, Mn3+, Fe3+, Co3+, Rh3+, Ir3+

Verwendung, Eigenschaften

Zur Chemie und Verwendung der Alaune s. Kap. 4.5. der Vorlesung Chemie der Metalle.

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