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2025-04-18T15:57:16Z

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Die atomare '''Struktur [[Kristall|kristalliner Festkörper]]''' wird durch die beiden Begriffe [[Gitter (Mathematik)|''Gitter'']] und ''Basis'' beschrieben: das Punktgitter ist ein [[Translationssymmetrie|translationssymmetrisches]] mathematisches Konstrukt, in dem jedem Punkt die Basis zugeordnet wird. Die Basis kann aus einem oder mehreren [[Atom]]en, aber auch aus [[Molekül]]en bestehen.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_ge/index.html |titel=Einführung in die Materialwissenschaft I |abruf=2020-09-26}}</ref>

== Gitter ==
[[Datei:NaCl-Ionengitter.svg|mini|Ausschnitt aus einer [[Natriumchlorid-Struktur|NaCl-Kristallstruktur]], [[Koordinationszahl]] 6]]
Das ''Kristallgitter'', auch [[Gitter (Mathematik)|Punktgitter]] genannt, ist eine regelmäßige dreidimensionale Anordnung von (mathematischen) Punkten. Untereinheit des Gitters ist die [[Elementarzelle]]; sie enthält alle Informationen, die zum Beschreiben des Kristalls notwendig sind. Das Gitter entsteht durch lückenloses [[Symmetrie (Geometrie) #Translationssymmetrie|translationssymmetrisches]] Aneinanderfügen der gleichen Elementarzelle in allen drei Dimensionen des Raums. Die 14 [[Bravais-Gitter]] beschreiben alle Möglichkeiten hierfür.

Das Kristallgitter ist nur aus Punkten aufgebaut und daher immer [[Spiegelung (Geometrie)#Punktspiegelung|zentrosymmetrisch]].

Die Gitterkonstante beschreibt den Abstand zwischen den mathematischen Punkten ''auf dem Gitter'' (davon gibt es genau einen pro Elementarzelle) und ''nicht'' den Abstand zwischen einzelnen Atomen oder Teilen der Basis (davon kann es mehrere pro Elementarzelle geben). In nebenstehender Abbildung eines NaCl-Gitters beschreibt die Gitterkonstante also z. B. den Abstand zwischen zwei grün dargestellten Natriumionen bzw. zwischen zwei rot dargestellten Chloridionen, jeweils entlang einer schwarz dargestellten Gitterachse, und ''nicht'' den Abstand zwischen einem Natriumion und einem Chloridion.

Die Gitterkonstante kann in den verschiedenen Dimensionen aus unterschiedlichen Längen und Richtungen / Winkeln bestehen (siehe auch [[Gitterparameter]]). Diese werden durch die Grund- / Basis- / [[Gittervektor]]en beschrieben (in [[2D]]: zwei Stück, [[3D]]: drei Stück).

== Basis ==
[[Datei:Kristallstruktur (Begriffe).svg|mini|Die Bestandteile der Kristallstruktur]]

Die ''Basis'' einer Kristallstruktur besteht aus [[Atom]]en, [[Ion]]en oder [[Molekül]]en. Sie stellt die kleinste Gruppe dieser Elemente dar, die sich [[Periodische Funktion|periodisch]] im dreidimensionalen Raum [[Deckungsgleichheit|deckungsgleich]] wiederholt. Die Basis besteht mindestens aus einem Atom, kann aber auch einige tausend Atome umfassen ([[Proteinkristall]]e). Bei [[Natriumchlorid]] besteht die Basis z. B. aus einem Na+- und einem Cl−-Ion. Jedem Bezugspunkt auf dem Gitter wird die Basis zugewiesen.

== Elementarzelle ==
Das von den Grundvektoren aufgespannte [[Parallelepiped]] heißt Einheits- oder [[Elementarzelle]]. Diese hat an ihren Ecken demnach je einen Gitterpunkt. Sie muss nicht zwischen direkt benachbarten Punkten gezogen, sondern kann beliebig groß gewählt werden. Der Abstand eines Elementes der Einheitszelle von seinem entsprechenden Nachbarn in der nächsten Einheitszelle beträgt genau einen Grundvektor.

Die zweidimensionale Entsprechung der Elementarzelle ist die [[Elementarmasche]].

== Strukturtyp ==
In der Literatur wird oft vom [[Strukturtyp]] oder von der Gitterstruktur gesprochen. Man spricht dann vom ''Natriumchloridgitter'', ''Caesiumchloridgitter'' usw. Weil aber das Kristallgitter nur Punkte enthält und keine Ionen, ist diese Ausdrucksweise irreführend. Präziser heißt es ''[[Natriumchlorid-Struktur|Natriumchlorid-]]'', ''[[Caesiumchloridstruktur|Caesiumchlorid-]]'', ''[[Diamantstruktur|Diamant-]]'' oder auch ''[[Zinkblende-Struktur]]''. Diese Strukturen werden für die Typisierung einer Reihe anderer Verbindungen genutzt, die in Bezug auf die Kristallstruktur mit den Beispielen übereinstimmen. Man kann also auch die Begriffe ''Natriumchloridstrukturtyp'', ''Cäsiumchloridstrukturtyp'' usw. verwenden.

== Polymorphie ==
{{Hauptartikel|Polymorphie (Stoffeigenschaft)}}
Chemisch identische [[Feststoff]]e können gleichwohl in verschiedenen Kristallmodifikationen auftreten, die sich in ihren physikalischen Eigenschaften unterscheiden, z. B. unterschiedliche [[Schmelzpunkt]]e besitzen. Das nennt man Polymorphie.

Zur Untersuchung der Polymorphie, die in der [[Pharmazie]] zur Charakterisierung einiger [[Arzneistoffe]] eine besondere Bedeutung besitzt, wird häufig die [[Differential-Thermoanalyse]] (DTA) eingesetzt. Sie erlaubt, dieses komplexe Phänomen zu erkennen und zu interpretieren, insbesondere wenn die [[Analysenprobe]] eine Mischung mehrerer Kristallmodifikationen ist.<ref name="Feltkamp">Herbert Feltkamp, Peter Fuchs, Heinz Sucker (Hrsg.): ''Pharmazeutische Qualitätskontrolle.'' Georg Thieme Verlag, 1983, ISBN 3-13-611501-5, S. 307–319.</ref>

== Periodensystem der Elemente ==
Die Strukturen für metallische Elemente bei [[Standardbedingungen]] sind farbcodiert dargestellt,<ref>[[Norman N. Greenwood]], [[Alan Earnshaw]]: ''Chemistry of the Elements.'' 2. Auflage. Butterworth-Heinemann, Oxford 1997, ISBN 0-08-037941-9.</ref> mit dem flüssigen [[Quecksilber]] als Ausnahme, bei der die Tieftemperaturform angegeben ist.

[[Nichtmetall]]e wie [[Edelgase]] sind bei Standardbedingungen nicht-[[kristallin]], während andere wie [[Kohlenstoff]] verschiedene [[Allotrop]]e haben können und daher nicht aufgezählt werden.

{| class="centered" style="text-align:center"
|-
! [[Gruppe des Periodensystems|Gruppe]]
! style="width:5.25%"| [[Alkalimetall|1]]
! style="width:5.25%"| [[Erdalkalimetall|2]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-3-Element|3]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-4-Element|4]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-5-Element|5]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-6-Element|6]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-7-Element|7]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-8-Element|8]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-9-Element|9]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-10-Element|10]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-11-Element|11]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-12-Element|12]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-13-Element|13]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-14-Element|14]]
! style="width:5.25%"| [[Gruppe-15-Element|15]]
! style="width:5.25%"| [[Chalkogen|16]]
! style="width:5.25%"| [[Halogen|17]]
! style="width:5.25%"| [[Edelgase|18]]
|-
! [[Periode des Periodensystems|Periode]]
| colspan="19" |
|-
! [[Chemische Elemente der ersten Periode|1]]
| class="hintergrundfarbe6" | [[Wasserstoff|H]]  
| colspan="16" |
| class="hintergrundfarbe6" | [[Helium|He]]  
|-
! [[Chemische Elemente der zweiten Periode|2]]
| class="hintergrundfarbe7" | [[Lithium|Li]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Beryllium|Be]] (hcp)
| colspan="10" |
| class="hintergrundfarbe6" | [[Bor|B]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Kohlenstoff|C]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Stickstoff|N]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Sauerstoff|O]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Fluor|F]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Neon|Ne]]  
|-
! [[Chemische Elemente der dritten Periode|3]]
| class="hintergrundfarbe7" | [[Natrium|Na]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Magnesium|Mg]] (hcp)
| colspan="10" |
| class="hintergrundfarbe9" | [[Aluminium|Al]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe6" | [[Silicium|Si]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Phosphor|P]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Schwefel|S]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Chlor|Cl]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Argon|Ar]]  
|-
! [[Chemische Elemente der vierten Periode|4]]
| class="hintergrundfarbe7" | [[Kalium|K]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Calcium|Ca]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Scandium|Sc]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Titan (Element)|Ti]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe7" | [[Vanadium|V]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe7" | [[Chrom|Cr]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe3" | [[Mangan|Mn]]  
| class="hintergrundfarbe7" | [[Eisen|Fe]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Cobalt|Co]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Nickel|Ni]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Kupfer|Cu]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe3" | [[Zink|Zn]]  
| class="hintergrundfarbe3" | [[Gallium|Ga]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Germanium|Ge]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Arsen|As]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Selen|Se]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Brom|Br]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Krypton|Kr]]  
|-
! [[Chemische Elemente der fünften Periode|5]]
| class="hintergrundfarbe7" | [[Rubidium|Rb]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Strontium|Sr]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Yttrium|Y]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Zirconium|Zr]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe7" | [[Niob|Nb]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe7" | [[Molybdän|Mo]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Technetium|Tc]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Ruthenium|Ru]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Rhodium|Rh]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Palladium|Pd]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Silber|Ag]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe3" | [[Cadmium|Cd]]  
| class="hintergrundfarbe3" | [[Indium|In]]  
| class="hintergrundfarbe3" | [[Zinn|Sn]]  
| class="hintergrundfarbe3" | [[Antimon|Sb]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Tellur|Te]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Iod|I]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Xenon|Xe]]  
|-
! [[Chemische Elemente der sechsten Periode|6]]
| class="hintergrundfarbe7" | [[Caesium|Cs]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe7" | [[Barium|Ba]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe3" | [[Lanthan|La*]]  
| class="hintergrundfarbe8" | [[Hafnium|Hf]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe7" | [[Tantal|Ta]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe7" | [[Wolfram|W]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Rhenium|Re]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Osmium|Os]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Iridium|Ir]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Platin|Pt]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Gold|Au]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe3" | [[Quecksilber|Hg]]  
| class="hintergrundfarbe8" | [[Thallium|Tl]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Blei|Pb]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe3" | [[Bismut|Bi]]  
| class="hintergrundfarbe3" | [[Polonium|Po]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Astat|At]]  
| class="hintergrundfarbe6" | [[Radon|Rn]]  
|-
! [[Chemische Elemente der siebten Periode|7]]
| class="hintergrundfarbe5" | [[Francium|Fr]]  
| class="hintergrundfarbe7" | [[Radium|Ra]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Actinium|Ac**]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Rutherfordium|Rf]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Dubnium|Db]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Seaborgium|Sg]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Bohrium|Bh]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Hassium|Hs]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Meitnerium|Mt]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Darmstadtium|Ds]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Roentgenium|Rg]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Copernicium|Cn]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Nihonium|Nh]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Flerovium|Fl]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Moscovium|Mc]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Livermorium|Lv]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Tenness|Ts]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Oganesson|Og]]  
|-
| colspan="20" |
|-
|
|-
| *  
| class="hintergrundfarbe3" | [[Lanthan|La]]  
| class="hintergrundfarbe9" | [[Cer|Ce]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe3" | [[Praseodym|Pr]]  
| class="hintergrundfarbe3" | [[Neodymium|Nd]]  
| class="hintergrundfarbe8" | [[Promethium|Pm]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe3" | [[Samarium|Sm]]  
| class="hintergrundfarbe7" | [[Europium|Eu]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Gadolinium|Gd]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Terbium|Tb]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Dysprosium|Dy]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Holmium|Ho]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Erbium|Er]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Thulium|Tm]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Ytterbium|Yb]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Lutetium|Lu]] (hcp)
|-
| **  
| class="hintergrundfarbe9" | [[Actinium|Ac]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Thorium|Th]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe3" | [[Protactinium|Pa]]  
| class="hintergrundfarbe3" | [[Uran|U]]  
| class="hintergrundfarbe3" | [[Neptunium|Np]]  
| class="hintergrundfarbe3" | [[Plutonium|Pu]]  
| class="hintergrundfarbe8" | [[Americium|Am]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Curium|Cm]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe5" | [[Berkelium|Bk]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Californium|Cf]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Einsteinium|Es]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Fermium|Fm]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Mendelevium|Md]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Nobelium|No]]  
| class="hintergrundfarbe5" | [[Lawrencium|Lr]]  
|-
| colspan=20 |
|}
{| class="wikitable"
|+ [[Bravais-Gitter]]
| class="hintergrundfarbe7" | [[Kubisch raumzentriertes Gitter]] (bcc)
| class="hintergrundfarbe8" | [[Hexagonal dichteste Kugelpackung]] (hcp)
| class="hintergrundfarbe9" | [[Kubisch flächenzentriertes Gitter]] (fcc)
| class="hintergrundfarbe3" | ungewöhnlich
| class="hintergrundfarbe5" | unbekannt
| class="hintergrundfarbe6" | Nichtmetall
|}

== Siehe auch ==
* [[Punktgruppe]]
* [[Raumgruppe]]
* [[Kristallsystem]]
* [[Quasikristall]]
* [[Ionengitter]]
* [[Reziproker Raum]]
* [[Gitterfehler]]
* [[Spaltspuren]]
* [[Holoedrie]] und [[Meroedrie]]
* [[Lokale Struktur]]
* [[Standarddreieck]]
* [[Gitterenergie]]
* [[Neumannsches Prinzip]]

== Literatur ==
* {{Holleman-Wiberg|Auflage=101.|Startseite=?}}

== Weblinks ==
* {{Webarchiv | url=http://www.meinemineraliensammlung.de/victor/goldschmidt/ | wayback=20041113090055 | text=Viktor Goldschmidt – Der Atlas der Krystallformen}}
* [http://www.crystallography.net/ COD] – Eine kristallographische Datenbank

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4136176-3}}

[[Kategorie:Kristallstrukturtyp|!]]
[[Kategorie:Chemische Bindung]]
[[Kategorie:Festkörperphysik]]

Kristallstruktur - Versionsgeschichte

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