Diamantartige Strukturen

Diamant, Silicium, Germanium und das unterhalb von 13 °C stabile (graue) α-Zinn sind isotyp. Diamant besteht aus einem Netzwerk von vierbindigen Kohlenstoffatomen. Denkt man sich in einer Schicht des grauen Arsens (vgl. Abb. 11.7) alle As-Atome durch C-Atome ersetzt, so kann jedes dieser Atome noch eine Bindung eingehen, die senkrecht zur Schicht orientiert ist. Von einem der Sesselringe der Schicht aus betrachtet, nehmen die Bindungen innerhalb der Schicht equatoriale Positionen ein; die noch freien Valenzen gehören zu axialen Positionen, die von einem Atom zum nächsten abwechselnd über und unter die Schicht weisen. Im Graphitfluorid (CF)

x

ist in jeder axialen Position ein Fluoratom gebunden. Im Diamant dienen die axialen Bindungen zur Verknüpfung der Schichten miteinander (

Abb. 12.1

). Dabei entstehen neue Sechserringe, die Sessel- oder Bootkonformation haben können, je nachdem, wie die verknüpften Schichten relativ zueinander orientiert sind. Wenn die Schichten in Projektion versetzt zueinander angeordnet sind, dann sind alle neuen Ringe Sesselringe; diese Anordnung ist diejenige des normalen, kubischen Diamanten. Im hexagonalen Diamanten liegen die Schichten in Projektion übereinander, die neuen Ringe haben Bootkonformation. Hexagonaler Diamant kommt als Mineral Lonsdaleit sehr selten vor; in der Natur wurde er in Meteoriten gefunden.

Abb. 12.1

Struktur des kubischen (jeweils links)und hexagonalen (rechts) Diamanten. Oben: Aufbau aus Schichten wie im α-As.; Mitte: dieselben Schichten in Projektion senkrecht zu den Schichten; Unten: Elementarzellen; wenn die hell und dunkel gezeichneten Atome verschieden sind, liegen die Strukturen von Zinkblende bzw. Wurtzit vor