Kristallstruktur
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Die Struktur von Kristallen wird durch zwei Begriffe beschrieben:
Kristallstruktur = Gitter + Basis
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Gitter
Bild:NaCl-Ionengitter.png Das Kristallgitter, auch Punktgitter genannt, ist eine dreidimensionale Anordnung von (mathematischen) Punkten. Die kleinste Einheit des Gitters ist die Elementarzelle. Diese enthält alle Informationen die zum beschreiben des Kristalls notwendig sind. Diese Elementarzellen werden durch Translationssymmetrie zu einem dreidimensionalen Netz erweitert. Das Kristallgitter ist ein Hilfsmittel, um die Symmetrie und Geometrie eines Kristalls zu beschreiben. Im dreidimensionalen Raum beschreiben die 14 Bravais-Gitter jede Möglichkeit der Zellenform. Von jedem Gitterpunkt der Zelle muss der (unendlich ausgedehnte) Kristall genau gleich aussehen, egal in welche Richtung man sieht. Weil das Kristallgitter nur aus Punkten aufgebaut ist, ist es immer zentrosymmetrisch.
Die primitive Elementarzelle ist eine Zelle, die nur einen Gitterpunkt enthält (in der Grafik ist sie dunkler dargestellt).
Je nach Koordinationszahl entstehen verschiedene Elementarzellen:
- KZ = 4 Zinksulfid-Typ (also nur 4 Nachbarn pro Ion) bildet einen Tetraeder
- KZ = 6 Natriumchlorid-Typ (also 6 Nachbarn pro Ion) bildet einen Oktaeder
- KZ = 8 Cäsiumchlorid-Typ (also 8 Nachbarn pro Ion) bildet einen Würfel
Die Summenformel gibt dementsprechend also nur das Verhältnis der Ionen an!
Basis
Die Basis einer Kristallstruktur sind Atome, Ionen oder Moleküle. Diese Teilchen werden im Kristallgitter angeordnet. Weil die Basis oft eine niedrigere Symmetrie hat als das Gitter, hat die Kristallstruktur oft auch eine niedrigere Symmetrie als das Gitter. Die Basis besteht mindestens aus einem Atom, kann aber auch einige tausend Atome umfassen (Proteinkristalle). Im Kochsalz besteht die Basis aus einem Na+ und einem Cl- Ion.
In der Literatur wird oft von der Gitterstruktur gesprochen. Man spricht dann vom Natriumchloridgitter, Cäsiumchloridgitter, usw. Weil aber das Kristallgitter nur Punkte enthält und keine Ionen, ist diese Ausdrucksweise irreführend. Präziser heißt es Natriumchloridstruktur, Cäsiumchloridstruktur, Diamantstruktur oder auch Zinksulfidstruktur. Diese Strukturen werden für die Typisierung einer Reihe anderer Verbindungen genutzt, die im Bezug auf die Kristallstruktur mit den Beispielen übereinstimmen. Man kann also auch die Begriffe Natriumchloridstrukturtyp, Cäsiumchloridstrukturtyp, usw. verwenden.
