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En química, una fase Zintl es el producto de una reacción entre
- el grupo 1 (metales alcalinos) o grupo 2 (alcalinotérreo) y
- metales o metaloides post-transicionales de los grupos 13, 14, 15 o 16.
Las fases de Zintl reciben este nombre por el químico alemán Eduard Zintl, quien las investigó en la década de 1930.[1] El término "fases de Zintl" fue usado por primera vez por Fritz Laves en 1941[1]
Las fases de Zintl son un subgrupo de compuestos intermetálicos quebradizos, con alto punto de fusión, que son diamagnéticos o exhiben paramagnetismo independiente de la temperatura, son conductores pobres o semiconductores.[2] Zintl observó que hay una contracción del volumen atómico cuando estos compuestos eran formados, y pensó que esto podría indicar la formación de cationes.[2] Sugirió que la estructura de las fases de Zintl eran iónicas, donde había una transferencia completa de electrones, del metal más electropositivo.[2] La estructura del anión (ahora denominado ion de Zintl) podría entonces ser considerada a partir del estado electrónico resultante. Estas ideas fueron desarrolladas posteriormente, para constituir la regla de Zintl o concepto de Zintl Klemm, donde la estructura del polianión debería ser similar a un elemento isoelectrónico.[1]
Ejemplos de fases de Zintl:
- NaTl, donde se conoce que la estructura consiste de un anión polimérico (-Tl−-)n con una estructura covalente de diamante, con los iones Na+ ions encajando en la red aniónica.[1]
- NaSi donde el polianión es (Si4)4− tetraédrico, similar a la molécula de fósforo P4.[1]
- Na2Tl, cuyo polianión es tetraédrico (Tl4)8−, similar a la molécula de fósforo P4.[3]
La línea de Zintl es un límite hipotético dibujado entre el grupo 13 y el grupo 14, para remarcar la tendencia de los metales del grupo 13 de formar fases con una variedad de estequiometrías, lo que contrasta con el grupo 14 y superiores, que tienden a formar sales con aniones poliméricos. Ahora se reconoce que algunas fases de Zintl contienen cúmulos de Zintl y esto da cuenta de las estequiometrías variables. El enlace en muchos de estos cúmulos no puede ser descrito por la regla del octeto clásica, que involucra covalencia y enlace de dos centros y dos electrones, como lo implica la regla de Zintl. La reacción del Ge, Sn, o Pb y el Na en NH3 líquido en la presencia de etiléndiamina (en) produce el cúmulo de Zintl Na4en7Sn9.[4]
Hay ejemplos de una nueva clase de compuestos que, a partir de su fórmula química, parecerían ser fases de Zintl, por ejemplo, K8In11,[5] que es metálico y paramagnético. Los cálculos de orbitales moleculares han mostrado que el anión es (In11)7− y que los lectrones excedentes están distribuidos sobre los cationes y, posiblemente, los orbitales antienlazantes del anión.[5]
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