Zintl相的组成和结构.doc

Zintl相的组成和结构Components and Structures of Zintl Phase XXXX 摘要相或者碱土金属和p区的或者准金属、半，阴离子具有极其复杂的结构，因而化学家关注。对于结构的的Zintl-Klemm的Wade，但Zintl相化合物中主要的压缩拉伸其他富电子金属的填充导致。关键词Zintl相；；规则; Abstract: Zintl phases contain an alkali or alkaline-earth metal and a p-element(or elements) that is a metal, semimetal, or small-gap semiconductor, which have widely gained many chemists’ attention because of the extreme complex structures of anions. Wade’s rule has been used in predicting their structures instead of original Zintl-Klemm theory, but there are numerous exceptions, especially in 13 group, which is mainly owing to the compression or stretch along axis or the addition of other metals capable to supply electrons. Key Words: Zintl phase, anions, Wade’s rule, exceptions 前言化学家们认为的转移金属非金属是，元素往往不是那么简单。[1]891年M. Jonanis首先观察到钠和铅或锑中形成和深红色的溶液，被鉴定[Pb9]4-和[Sb7]3-，这是Zintl金属阴离子发现。Eduard Zintl对这些化合物进行了深入研究，对其结构解释完善形成了经典的Zintl-KlemmWade规则，其原本用于对，后来引Zintl相化合物，。集中于而又复杂的促进了结构理论的发展。随着研究的深入，化合物各种潜在应用被挖掘，性质超导储氢、磁阻等因而广受关注的化合物归属于金属间化合物[2]其结构和性质的复杂，常常使用共有的性质特点来其定义[3]：碱金属或者碱土金属和的金属、或者小能带的半导体。 八电子规则额外的电子或者空穴。 半导体或者不良导体。 或者变化不显著的弱顺磁性。 可知，Zintl相化合物电负性的区和高的准金属小能带半导体位于elaar键三角金属离子化合物中间[2]），因而性质上和一定的由于电子转移，电子从低的金属电负性金属-N）电子规则，负电荷的p区金属之间通过共价键复杂的相阴离子。随着研究深入，发现Zintl相化合物额外的电子，电子离域在阳离子上或者阴离子的因而具有一定的金属导电性。 图1 Ketelaar键三角中Zintl相化合物 图2 KGe晶胞 二、Zintl相结构相阴离子复杂阳离子或者碱土金属的简单离子且故对于Zintl相化合物的研究主要集中前者。的Zintl-Klemm本质上就是所谓的的每一个元素稳定结构典型例子KGe晶胞[2]如图，实际上4[Ge4]，阴离子为44-，每个Ge-为达到8电子结构，电子成共价键由等电子，类比4，故正四面体结构。 研究，人们发现更加复杂的tl阴离子。规则，形成了大多中心，比如3结构预测上。，的因而1年诞生用于硼烷结构的规则引进推动了结构理论的发展。 Wade规则阴离子的每一个端点原子一对，其余电子用于构成骨架除此之外Wade规则将分为，分别为、巢式蛛网式为多面体结构，后两者是分别将的两个而。阴离子的组成14和15族金属或者准金属，不同骨架的电子见表 然而Wade规则原本结构，阴离子，即成的孤对电子由于簇间的连接只需要成一根，既需要电子，故多余的电子骨架成键，从而减少了上顶点数 多面体 4 正四面体 5 三角双锥 6 正八面体 7 五角双锥 8 正十二面体 9 三帽三棱柱 10 二帽四方反棱柱 11 十八面体 12 正二十面体 结构和几何的对应关系 巢式 蛛网式 电子通式 2n+2 2n+4 2n+6 所带电荷 13族 (n+2)- (n+4)- (n+6)- 14族 2- 4- 6- 15族 (n-2)+ (n-4)+ (n-6)+ 表2 14、15和16族金属或者准金属三种骨架通式所带电荷 的相结构表Zintl相(n+2)个负电荷，过，排斥力较大，而不稳定Zintl相化合物，然而，是，Zintl相种类繁多，其主要原因是采取非经典