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Valenzelektronenkonzentration
Die Valenzelektronenkonzentration (VEK oder englisch valenz electron concentration, VEC) ist die Zahl der Valenzelektronen pro Atom.
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Bedeutung der Valenzelektronenkonzentration
Die Valenzelektronenkonzentration (VEK; englisch valence electron concentration, VEC) ist die Zahl der Valenzelektronen pro Atom. Valenzelektronen sind die Elektronen, die für chemische Bindungen maßgeblich sind.
Die VEK ist ein entscheidendes Kriterium dafür, welche Verbindungen möglich sind. Bei kovalenten Verbindungen gilt die 8-N-Regel: Ein Element der N. Hauptgruppe geht 8-N kovalente Bindungen ein. Bei Ionenkristallen entspricht eine Edelgasschale für Ionen einer VEK von 4.
Auch für intermetallische Phasen, also feste Verbindungen oder Mischphasen von Metallen, ist die VEK wichtig. Bei vielen Metallen ist die Zahl der Valenzelektronen direkt klar, zum Beispiel VEK(Na) = 1, VEK(Mg) = 2 und VEK(Al) = 3. Bei anderen Metallen kann sie jedoch vom Bindungspartner abhängen. Das betrifft besonders Nebengruppenelemente und vor allem 3d-Metalle, weil deren d-Orbitale sich in Metallen und Legierungen unterschiedlich stark an der Bindung beteiligen können.
Hume-Rothery-Phasen
Die VEK bestimmt die Zusammensetzung der Hume-Rothery-Phasen. Für Legierungen wie CuZn oder AgCd wird sie berechnet durch:
VEK = [VE(Cu) + VE(Zn)] / N = (1 + 2) / 2 = 3:2 = 21:14 = 1,5.
Dabei bedeutet VE die Valenzelektronenzahl und N die Atomzahl. Für verschiedene Phasen ergeben sich folgende Verhältnisse:
- α-Phase: ungefähr 21:15
- β-Phase: 21:14
- γ-Phase: 21:13
- ε-Phase: 21:12