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Lexikon der Chemie: Zintl-Phasen

Zintl-Phasen, Gruppe von intermetallischen Verbindungen, die aus einem stärker elektropositiven Metall (Alkali-, Erdalkalimetall, Lanthanoid) und einem Hauptgruppenelement mit mäßig großer Elektronegativität (wie z. B. Tl, Si, As) bestehen. Die Bindungen zwischen den beiden Verbindungsbestandteilen stellen Übergänge zwischen der Metall- und Ionenbindung dar. Das Kristallgitter einer Z. kann man sich als aus einer kationischen und einer anionischen Teilstruktur aufgebaut denken. Eine von E. Zintl entwickelte und von W. Klemm und E. Busmann weiter ausgebaute Konzeption liefert folgende Erklärung für die bei Z. auftretenden Strukturen. Bei der Bildung einer Verbindung AmBn erfolgt entsprechend der (8-N)-Regel (formal) ein Elektronenübergang von A nach B, so daß ein Anion mit Edelgaskonfiguration entsteht, das die homonukleare Bindigkeit des entsprechenden isoelektronischen Elementes aufweist. Ein bekanntes Beispiel für eine Z. stellt NaTl dar. In der ionischen Grenzstruktur Na+Tl- hat Tl- dieselbe Valenzelektronenkonfiguration wie C und baut demgemäß ein Diamantgitter auf, dessen Ladung durch die in den Gitterlücken sitzenden Na+-Ionen neutralisiert wird. Im NaTl-Typ kristallisieren auch LiAl, LiGa, LiIn und NaIn. Analog läßt sich das Vorliegen von Si4-Tetraedern (vergleichbar mit P4 des weißen Phosphors) im BaSi2 erklären. Bei gebrochenen Formalladungen (wie im Ca5Si3 mit -10/3 pro Si-Atom) liegen unterschiedliche anionische Baueinheiten (im Ca5Si3 isolierte Si4--Anionen (Pseudo-Edelgas) neben Si26--Hanteln (Pseudo-Halogen)) vor.

Man kennt heute eine große Zahl von Z. mit teilweise sehr unterschiedlicher Zusammensetzung und mit einer großen strukturellen Vielfalt der anionischen Teilgitter. Einige Beispiele (neben den bereits genannten) sind Li3Al, NaGa4, K2Se2, Mg2Ga2, Ca7Sb4 und BaAl4.

Die Zuordnung der Z. zu den intermetallischen Verbindungen ist nicht unbestritten. Sie zeigen zwar metallischen Glanz, sind aber meist spröde und besitzen Halbleitereigenschaften. Sie verhalten sich damit analog zu den Halbmetall-Elementen, die in ihren Strukturen die (8-N)-Regel befolgen (wie Ge, α-Sn, As, Sb, Bi, Se und Te).

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