Chalkogenide

Chalkogenide sind chemische Verbindungen aus einem oder mehreren Chalkogen-Elementen (Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur) als formale Anionen mit Metallen oder stärker elektropositiven Elementen (Arsen, Germanium, Phosphor, Antimon, Blei, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Titan, Natrium) als formale Kationen.

Pyritwürfel im Muttergestein, Pyrit als ein Eisensulfid ist ein typisches Chalkogenid und von Bedeutung z. B. für die chemische Evolution

Das Mineral Zinnober (Cinnabarit), chemisch: Quecksilbersulfid, gehört zu den Chalkogeniden. Es wird als Pigment verwendet

Unterteilung

Chalkogenide werden daher unterteilt in Oxide, Sulfide, Selenide und Telluride. Sie bilden je nach Bindungspartner gasförmige (wie zum Beispiel Kohlenstoffdioxid) oder flüssige (zum Beispiel Kohlenstoffdisulfid), meist jedoch feste Stoffe. Als Feststoffe können sie dabei, abhängig von der Elektronegativitätsdifferenz, Verbindungen mit ionischem oder kovalentem Charakter bilden. Die Feststoffe treten meist kristallin auf, jedoch können sie auch als amorphe glasartige Materialien hergestellt werden. Formal können sie als Salze der jeweiligen Chalkogenwasserstoffsäure aufgefasst werden (Wasser, Schwefelwasserstoffsäure, Selenwasserstoffsäure, Tellurwasserstoffsäure).

Bedeutung

Eher ionische Chalkogenide, wie z. B. Eisensulfide oder Cadmiumsulfid, kommen als sulfidische Erze und Mineralien vor und werden z. B. als Pigmente eingesetzt: HgS (Zinnober), CdS (Cadmiumgelb), CdSe (Cadmiumrot), Zinksulfid (Weißpigment).

Technische Bedeutung haben die eher glasartigen Chalkogenide als

• Optische Gläser für den Infrarotbereich: Die Gläser sind transparent im Spektralbereich von 1–14 Mikrometer Lichtwellenlänge. (Ge₃₃As₁₂Se₅₅, Ge₃₀As₁₃Se₃₂Te₂₅, Ge₁₀As₄₀Se₅₀, Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀, As₄₀Se₆₀)
• Beschichtung wiederbeschreibbarer optischer Speichermedien: In Form von Legierungen von Chalkogeniden stellt es das aktive Material bei CD-RWs und DVD-RAMs dar. Dabei wird ausgenutzt, dass sich die optischen Eigenschaften der beiden Phasen (amorph, kristallin) unterscheiden und dass sich stabil per Temperatur (Laser) das Material zwischen beiden Phasen hin- und herschalten lässt (siehe auch Phase-Change-Technik).
• Resistives Element in elektronischem Speicher phase-change random access memory: Ebenfalls in Form von Legierungen von Chalkogeniden stellt es das aktive Material in diesen neuartigen nichtvolatilen Speichern dar. Dabei wird ausgenutzt, dass sich die elektrischen Eigenschaften (elektrischer Widerstand) der beiden Phasen (amorph, kristallin) unterscheiden und dass sich stabil per Temperatur (Strompuls) das Material zwischen beiden Phasen hin- und herschalten lässt.
• Fotoresist in der Fotolithografie

Einzelnachweise

1. Gurinder Kaur Ahluwalia: Applications of Chalcogenides: S, Se, and Te. Springer, 2016, ISBN 978-3-319-41190-3, S. 5 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
2. Victor I. Mikla, Victor V. Mikla: Amorphous Chalcogenides The Past, Present and Future. Elsevier, 2011, ISBN 978-0-12-388434-3, S. x (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
3. J-L Adam, X. Zhang: Chalcogenide Glasses Preparation, Properties and Applications. Woodhead Publishing, 2014, ISBN 978-0-85709-356-1 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
4. J. David Musgraves, Juejun Hu, Laurent Calvez: Springer Handbook of Glass. Springer Nature, 2019, ISBN 978-3-319-93728-1, S. 532 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).