Dystektikum

Als ein Dystektikum oder einen dystektischen Punkt (griechisch δύς dys- schlecht, τήκω teko schmelzen) bezeichnet man ein lokales Maximum der Liquiduslinie in einem Schmelzdiagramm.

Phasendiagramm einer Schmelze der Komponenten A und B. Es treten zwei Eutektika E (blau) und ein Dystektikum D (rot) durch Bildung des Mischkristalls A_nB_m auf.

Namensherkunft

Der Begriff Dystektikum leitet sich ab von der geringen Eignung intermetallischer Verbindungen als Werkstoffe, da bei diesen grobkristalline Gefüge entstehen, deren Festigkeit gering ist.[1]

Bedingungen

Voraussetzung für die Beobachtung eines Dystektikums ist, dass zwei (seltener mehrere) nicht mischbare Komponenten A und B einen Mischkristall mit einer konstanten stöchiometrischen Zusammensetzung A_nB_m bilden. Dieser steht mit der Schmelze am dystektischen Punkt im Gleichgewicht. Hieraus folgt, dass der Mischkristall eine kongruent schmelzende Verbindung sein muss: Er besitzt somit eine definierte Schmelztemperatur und darf sich somit nicht unterhalb des Schmelzpunktes zersetzen, was die Ausbildung eines Peritektikum zur Folge hätte.[2][3] Der Mischkristall kann keine Mischphasen mit den Komponenten A und B ausbilden, sodass es zur Entstehung zweier Eutektika kommt. Dies ist auf die unterschiedliche Kristallstruktur der Ausgangskomponenten und des Mischkristalls zurückzuführen (Beispiel: Mg: Hexagonal, Ge: Diamantstruktur, Mg₂Ge: Fluorit-Struktur).[4]

Eine Besonderheit eines Dystektikums gegenüber einem Eu- oder Peritektikum ist, dass wenn die Verbindung A_nB_m sich in der Schmelze zersetzt, die Liquiduslinie am dystektischen Punkt stetig verläuft. Bei sich zersetzenden Mischkristallen wird dagegen eine unstetig verlaufende Liquiduslinie beobachtet.[5][6]

Vorkommen

Dystektika können für verschiedenste Zwei- oder Mehrkomponentensysteme beobachtet werden. Oftmals tritt ein dystektischer Punkt bei Schmelzen von Metallen auf, wenn diese beim Abkühlen intermetallische Verbindungen ausbilden (Beispiel: Entstehung von CaAl₂ aus einer Calcium-Aluminium-Schmelze[5]).

Verbindungen wie GaAs[7] oder Mg₂Ge zeigen jedoch auf, dass Dystektika nicht auf intermetallische Verbindungen limitiert sind. Oftmals kann ein dystektischer Punkt gar bei Mischungen von Nichtmetall-Verbindungen beobachtet werden, vorausgesetzt, es kommt zur Ausbildung von Assoziaten. Beispiele hierfür sind die Mischungen Resorcin/Harnstoff[8] oder Phenol/Anilin.[3]

Anwendung

Dystektika können genutzt werden, um die Existenz bestimmter Verbindungen nachzuweisen. Die Hydrate der Schwefelsäure konnten anhand der Dystektika im Siedediagramm nachgewiesen werden.[9]

Einzelnachweise

Gert Blumenthal, Dietmar Linke, Siegfried Vieth: Chemie: Grundwissen für Ingenieure. Springer Verlag, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-8351-9047-4, Kap. 9, S. 134 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Schmelzdiagramm. In: Spektrum.de – Lexikon der Chemie. Abgerufen am 5. Januar 2018.
Andreas Heintz: Thermodynamik der Mischungen: Mischphasen, Grenzflächen, Reaktionen, Elektrochemie, äußere Kraftfelder. Springer Verlag, 2017, ISBN 978-3-662-49924-5, Kap. 1, S. 64–65 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Erwin Riedel, Christoph Janiak: Anorganische Chemie. 8. Auflage. de Gruyter, Berlin/ New York 2011, ISBN 978-3-11-022566-2, Kap. 2, S. 195.
Gerd Wedler, Hans-Joachim Freud: Lehrbuch der Physikalischen Chemie. 6. Auflage. Wiley-VCH, 2012, ISBN 978-3-527-32909-0, Kap. 2, S. 398 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Guenter Gauglitz, Manuela Reichert: Phasengleichgewichte – Dystektikum. In: chemgapedia.de. Abgerufen am 4. Januar 2018.
Peter Atkins, Julio de Paula, James Keeler: Physical Chemistry. 11. Auflage. Oxford University Press, 2018, ISBN 978-0-19-876986-6, Kap. 5 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Erich Meister: Grundpraktikum Physikalische Chemie: Theorie und Experimente. 2. Auflage. vdf Hochschulverlag, 2012, ISBN 978-3-7281-3709-8, Kap. 5, S. 85–87, doi:10.3218/3709-8 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
A. F. Holleman (Begr.), Egon und Nils Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. Band 2. de Gruyter, Berlin/ Boston 2016, ISBN 978-3-11-049573-7, Kap. 11, S. 1653.

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[1] Gert Blumenthal, Dietmar Linke, Siegfried Vieth: Chemie: Grundwissen für Ingenieure. Springer Verlag, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-8351-9047-4, Kap. 9, S. 134 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[2] Schmelzdiagramm. In: Spektrum.de – Lexikon der Chemie. Abgerufen am 5. Januar 2018.

[Heintz-3] Andreas Heintz: Thermodynamik der Mischungen: Mischphasen, Grenzflächen, Reaktionen, Elektrochemie, äußere Kraftfelder. Springer Verlag, 2017, ISBN 978-3-662-49924-5, Kap. 1, S. 64–65 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[4] Erwin Riedel, Christoph Janiak: Anorganische Chemie. 8. Auflage. de Gruyter, Berlin/ New York 2011, ISBN 978-3-11-022566-2, Kap. 2, S. 195.

[Wedler-5] Gerd Wedler, Hans-Joachim Freud: Lehrbuch der Physikalischen Chemie. 6. Auflage. Wiley-VCH, 2012, ISBN 978-3-527-32909-0, Kap. 2, S. 398 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[6] Guenter Gauglitz, Manuela Reichert: Phasengleichgewichte – Dystektikum. In: chemgapedia.de. Abgerufen am 4. Januar 2018.

[7] Peter Atkins, Julio de Paula, James Keeler: Physical Chemistry. 11. Auflage. Oxford University Press, 2018, ISBN 978-0-19-876986-6, Kap. 5 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[8] Erich Meister: Grundpraktikum Physikalische Chemie: Theorie und Experimente. 2. Auflage. vdf Hochschulverlag, 2012, ISBN 978-3-7281-3709-8, Kap. 5, S. 85–87, doi:10.3218/3709-8 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[HoWi-9] A. F. Holleman (Begr.), Egon und Nils Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. Band 2. de Gruyter, Berlin/ Boston 2016, ISBN 978-3-11-049573-7, Kap. 11, S. 1653.