imported>Bubenik: Besserer Link zur Perowskitstruktur

2025-12-07T11:54:13Z

Besserer Link zur Perowskitstruktur

Neue Seite

Als '''Strukturtyp''' fasst man [[Kristallstruktur]]en zusammen, die die gleiche [[Symmetrie (Geometrie)|Symmetrie]], d. h., die gleiche [[Raumgruppe]] haben, und in denen jeweils die gleichen [[Punktlage]]n besetzt sind (angegeben in der Wyckoff-Sequenz). Darüber hinaus müssen auch die Atomumgebungen ([[Koordinationspolyeder]]) übereinstimmen, was eine ungefähre Gleichheit der Achsenverhältnisse (Form der [[Elementarzelle]]) verlangt. Kristalline Substanzen, die zum gleichen Strukturtyp gehören, nennt man ''isotyp''.

Die [[Stöchiometrie]] isotyper Substanzen muss übereinstimmen; die Art der Atome, der Charakter der [[Chemische Bindung|Bindung]]en und die [[Atomabstand|Atomabstände]] spielen dagegen für die Klassifizierung ''keine'' Rolle. Der Strukturtyp ist im Prinzip eine rein geometrische Angabe. Diese genügt aber, um Ordnung in unüberschaubar viele [[Chemische Verbindung|Verbindung]]en zu bringen. Darüber hinaus lassen sich über Strukturtypen und ihre zugehörige Symmetrie Verwandtschaftsverhältnisse aufzeigen.<ref>Hartmut Bärnighausen: Group-Subgroup Relations between Space Groups: A Useful Tool in Crystal Chemistry, "MATCH", Communication in Mathematical Chemistry 1980, '''9''', 139–175.</ref>

Mit Strukturtypen lassen sich Kristallstrukturen klassifizieren, die aus [[Ion]]en, Atomen und Atomgruppen, wie z. B. die Sulfatgruppe SO42−, aufgebaut sind. Dagegen sind Strukturtypen für [[Molekülstruktur]]en, wie sie bei den meisten [[organische Verbindung|organischen Verbindungen]] auftreten, weniger geeignet.

So ist der Strukturtyp als ein Hilfsmittel zu einer solchen Ordnungsfindung in der Datenbank [[anorganisch]]er Kristallstrukturen ICSD dokumentiert.<ref>[[Rudolf Allmann (Kristallograph)|Rudolf Allmann]], Roland Hinek: The introduction of structure types into the Inorganic Crystal structure Database ICSD, ''Acta Cryst.'' '''A63''', 2007, 412–417. {{DOI|10.1107/S0108767307038081}}.</ref> Diese enthielt im November 2019 216.032 Einträge, von denen knapp 76 % in rund 9.400 Strukturtypen zusammengefasst sind.

Von hochsymmetrischen Strukturtypen leiten sich durch Symmetrieabbau häufig weitere Typen ab. Bei einigen Typen existieren ganze Stammbäume (z. B. in der [[Perowskit-Supergruppe]]). Der höchstsymmetrische Typ ist dann der Aristotyp.

== Häufigste Strukturtypen ==
Die 20 häufigsten Strukturtypen haben in der ICSD jeweils über 1000 Vertreter und repräsentieren damit etwa 18 % aller Einträge. Es sind:
* [[Natriumchlorid|NaCl]] (Kochsalz); zum [[Natriumchlorid-Struktur|Natriumchlorid-Typ]] gehören daneben noch [[Magnesiumoxid]], [[Bleisulfid]] und rund 800 meist ionische Verbindungen, aber auch Verbindungen und [[Mischkristall]]e mit stark [[kovalent]]em Bindungsanteil.
* [[Spinell]] (MgAl2O4)
* GdFeO3 (symmetrieerniedrigter Perowskit)
* Cu2Mg ([[Kubisches Kristallsystem|kubische]] [[Laves-Phase]])
* CaTiO3 ([[Perowskit-Supergruppe#Kristallstruktur|Perowskit-Struktur]])
* CeAl2Ga2 (auch BaGa4)
* [[CsCl]]
* [[Kupfer|Cu]] ([[kubisch dichteste Kugelpackung]])
* [[ZnS]] ([[Sphalerit]], [[Zinkblende-Struktur]])
* AuCu3 ([[Auricuprid]], geordnet besetzter Cu-Typ)
* LaAlO3 (ein anderer Perowskit)
* [[Calciumfluorid|CaF2]] ([[Fluoritstruktur]])
* MgZn2 ([[Hexagonales Kristallsystem|hexagonale]] Laves-Phase)
* [[Heuslersche Legierung|Heusler]]-AlCu2Mn
* CuFeO2 (Delafossit)
* bcc-[[Wolfram|W]] ([[kubisch raumzentriert|kubisch innenzentriert]])
* CaCu5
* TiNiSi/MgSrSi
* hcp-[[Magnesium|Mg]] ([[hexagonal dichteste Kugelpackung]])
* ZnNiAl/Fe2P.

== Nomenklatur ==
Die Strukturtypen werden üblicherweise nach einer Substanz ([[chemisches Element|Element]], Verbindung oder [[Mineral]]) benannt.

=== Strukturbericht-Bezeichnungen ===
Eine andere [[Nomenklatur]] wird seit 1923 in den [[Strukturbericht]]en verwendet (bis 1939). Diese Nomenklatur ist international unter dem deutschen Namen gebräuchlich (frz. ''notation Strukturbericht'', engl. ''Strukturbericht designation'') und wird vor allem in der [[Metallurgie]] noch häufig benutzt.

Die Nomenklatur der Strukturberichte teilt die Strukturtypen nach der Zusammensetzung in Gruppen ein, die durch Großbuchstaben bezeichnet sind. Innerhalb der Gruppen wurden die Strukturtypen nach der Reihenfolge der Entdeckung durchnummeriert. Die Strukturberichte enden 1939. Nach 1945 wurden sie als ''Structure Reports'' fortgesetzt, aber ohne weitere Namen für Strukturtypen zu vergeben.

* A: Elemente

* B: AB-Verbindungen
* C: AB2-Verbindungen
* D: AmBn-Verbindungen

* E: mehr als 2 Elemente ohne ausgesprochene [[Komplexchemie|Komplexbildung]]
* F: mit zwei- oder dreiatomigen Komplexen
* G: mit vieratomigen Komplexen
* H: mit fünfatomigen Komplexen

* L: [[Legierung]]en
* M: Mischkristalle
* O: organische Verbindungen
* S: [[Silikate]].

=== Pearson-Symbole ===
Eine andere Methode der Beschreibung von Strukturtypen sind die [[Pearson-Symbolik|Pearson-Symbole]]. Sie geben das [[Bravais-Gitter]] und die Anzahl der Atome je (standardisierte) [[Elementarzelle]] an. Da die Atome aber an verschiedenen Positionen sitzen können, reichen die Pearson-Symbole alleine ''nicht'' aus, um Strukturtypen voneinander abzugrenzen. Für eine weitere Unterscheidung wird die Wyckoff-Sequenz benutzt, die die besetzten [[Punktlage]]n beschreibt.

Strukturen, die die gleiche Wyckoff-Sequenz und das gleiche Pearson-Symbol besitzen, werden ''isopointal'' genannt. Isopointale Strukturen lassen sich in der Datenbank ICSD suchen. Für eine weitere Abgrenzung müssen dann weitere Kriterien herangezogen werden wie Achsenverhältnisse, beta-Winkel, ANX-Formeln, nötige und ausgeschlossenen chemische Elemente.

== Ausgewählte Strukturtypen ==
{| class="wikitable center"
! Bezeichnung in den Strukturberichten !! Strukturtyp, Hauptvertreter (Prototyp) !! Raumgruppe !! Pearson- Symbol !! Weitere Beispiele !! Anzahl in der ICSD{{FN|a)}}
(März 2020)
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | A
|-
| Ah || α-[[Polonium]], Po kubisch primitives Gitter (sc) || {{Raumgruppe|Pm-3m|kurz}} || ''cP''1 || || 43
|-
| A1 || [[Kupfer]], Cu [[kubisch flächenzentriertes Gitter]] (fcc) [[kubisch dichteste Kugelpackung]] (ccp) || {{Raumgruppe|Fm-3m|kurz}} || ''cF''4 || γ-[[Eisen]], [[Gold]] || 1728
|-
| A2 || [[Wolfram]], W [[kubisch raumzentriertes Gitter]] (bcc) || {{Raumgruppe|Im-3m|kurz}} || ''cI''2 || [[Vanadium]], V
α-[[Eisen]]
|| 1146
|-
| A3 || [[Magnesium]], Mg [[hexagonal dichteste Kugelpackung]] (hcp) || {{Raumgruppe|P63/mmc|kurz}} || ''hP''2 || [[Cobalt]], Co || 1049
|-
| A3' || α-[[Lanthan]], La dhcp-Struktur ||{{Raumgruppe|P63/mmc|kurz}} || ''hP''4 || Nd, Cf
|| 81
|-
| A4 || [[Diamant]], C || {{Raumgruppe|Fd-3m|kurz}} || ''cF''8 || [[Silicium]], Si || 156
|-
| A5 || β-[[Zinn|Zinn, Sn]] || {{Raumgruppe|I41/amd|kurz}} || ''tI''4 || NbRu
|| 105
|-
| A6 || [[Indium]], In || {{Raumgruppe|I4/mmm|kurz}} || ''tI''2 || MnNi
|| 81
|-
| A7 || [[Arsen]], As || {{Raumgruppe|R-3m|kurz}} || ''hR''2 || Bi, AsSb
|| 105
|-
| A8 || Graues [[Selen]], Se || {{Raumgruppe|152|kurz}} oder {{Raumgruppe|154|kurz}} || ''hP''3 || α-[[Tellur]], Te
|| 45
|-
| A9 || [[Graphit]], C || {{Raumgruppe|P63/mmc|kurz}} || ''hP''4 || BN
|| 14
|-
| A12 || α-[[Mangan]], Mn || {{Raumgruppe|I-43m|kurz}} || ''cI''58 || Er5Mg24, Al12Mg17
|| 126
|-
| A13 || β-[[Mangan]], Mn || {{Raumgruppe|P4132|kurz}} || ''cP''20 || Fe2Re3, Mg3Ru2
|| 53
|-
| A14 || [[Iod]], I2 || {{Raumgruppe|Cmca|kurz}} || ''oS''8 || Br2
|| 26
|-
| A15 || Cr3Si || {{Raumgruppe|Pm-3n|kurz}} || ''cP''8 || V3Si, [[Niobzinn|Nb3Sn]], [[Niobgermanium|Nb3Ge]] || 655
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | B
|-
| B1 || [[Natriumchlorid]] (NaCl) || {{Raumgruppe|Fm-3m|kurz}} || ''cF''8 || FeO, PbS || 4798
|-
| B2 || [[Caesiumchlorid]] (CsCl) || {{Raumgruppe|Pm-3m|kurz}} || ''cP''2 || FeAl, NiAl || 1734
|-
| B3 || [[Zinkblende-Struktur|Sphalerit-Typ]] (ZnS) || {{Raumgruppe|F-43m|kurz}} || ''cF''8 || BP, InAs, CuI
|| 1595
|-
| B4 || [[Wurtzit-Struktur|Wurtzit-Typ]] (ZnS) || {{Raumgruppe|P63mc|kurz}} || ''hP''4 || GaN
|| 713
|-
| B8 || [[Nickelarsenid]] (NiAs) ([[Nickelin (Mineral)|Nickelin]]) || {{Raumgruppe|P63/mmc|kurz}} || ''hP''4 || PdTe, FeSe
|| 680
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | C
|-
| C1 || [[Fluoritstruktur|Fluorit]] (CaF2) || {{Raumgruppe|Fm-3m|kurz}} || ''cF''12 ||SrCl2, Li2O || 1301
|-
| C2 || [[Pyrit]] (FeS2) || {{Raumgruppe|Pa-3|kurz}} || ''cP''12 || PtP2, SiP2
|| 337
|-
| C3 || [[Cuprit]] (Cu2O) || {{Raumgruppe|Pn-3m|kurz}} || ''cP''6 || Pb2O, Ag2O
|| 42
|-
| C4 || [[Rutil]] (TiO2) || {{Raumgruppe|P42/mnm|kurz}} || ''tP''6 || MgF2
|| 752
|-
| C5 || [[Anatas]] (TiO2) || {{Raumgruppe|I41/amd|kurz}} || ''tI''12 || TiNF
|| 63
|-
| C6 || [[Cadmiumiodid]] (CdI2) || {{Raumgruppe|P-3m1|kurz}} || ''hP''3 || VCl2, Ti2O, SnS2
|| 261
|-
| C7 || [[Molybdänit]] (MoS2(4H)) || {{Raumgruppe|P63/mmc|kurz}} || ''hP''6 ||Pt2B, TaReSe4 || 81
|-
| C8 || β-[[Quarz]] (SiO2) (Hochquarz, >846 K) || {{Raumgruppe|P6222|kurz}} || ''hP''9 || BeF2
|| 24
|-
| C8a || α-[[Quarz]] (SiO2) (Tiefquarz, <846 K)|| {{Raumgruppe|P3121|kurz}} || ''hP''9 || GrO2
|| 176
|-
| C9 || [[Cristobalit]] (SiO2)HT || {{Raumgruppe|Fd-3m|kurz}} || ''cF''24 || || 75
|-
| C10 || [[Tridymit]] (SiO2)HT || {{Raumgruppe|P63/mmc|kurz}} || ''hP''12 || || 9
|-
| C14 || MgZn2 hexagonale [[Laves-Phase]] || {{Raumgruppe|P63/mmc|kurz}} || ''hP''12 || Np5Si3U4, HoMg2
|| 1251
|-
| C15 || Cu2Mg kubische Laves-Phase|| {{Raumgruppe|Fd-3m|kurz}} || ''cF''24 || Al2Ca, CsBi2
|| 2704
|-
| C18 || [[Markasit]] (FeS2) || {{Raumgruppe|Pnnm|kurz}} || ''oP''6 || RuP2, RuAs2
|| 199
|-
| C19 || [[Cadmiumchlorid]] (CdCl2) || {{Raumgruppe|R-3m|kurz}} || ''hR''3 || Ho2C anti-Typ
|| 45
|-
| C21 || [[Brookit]] (TiO2) || {{Raumgruppe|Pbca|kurz}} || ''oP''24 || HfO2
|| 24
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | D
|-
| D02 || [[Skutterudit]] (CoAs3) || {{Raumgruppe|Im-3|kurz}} || ''cI''32 || [[Nickelphosphide|NiP3]], ReO3
|| 126
|-
| D51 || [[Korund]] (Al2O3) || {{Raumgruppe|R-3c|kurz}} || ''hR''10 || Ti2O3
|| 398
|-
| D58 || [[Stibnit]] (Antimonit, Sb2S3) || {{Raumgruppe|Pnma|kurz}} || ''oP''20 || Sc2As3, Sc3P2
|| 167
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | E
|-
| E11 || [[Chalkopyrit]] (CuFeS2) || {{Raumgruppe|I-42d|kurz}} || ''tI''16 || ZnGeP2, ZnSiP2
|| 612
|-
| E21 || [[Perowskit]] (ideal) (CaTiO3) || {{Raumgruppe|Pm-3m|kurz}} || ''cP''5 ||CsHgF3, KCoF3|| 2685
|-
| E22 || [[Ilmenit]] (FeTiO3) || {{Raumgruppe|R-3|kurz}} || ''hR''10 || LiNbO3, NaMnCl3
|| 268
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | F
|-
| F51 || [[Delafossit]] (CuFeO2) || {{Raumgruppe|R-3m|kurz}} || ''hR''4 || RbHoO2, NaCrS2
|| 1147
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | G
|-
| G01 || [[Calcit]] (CaCO3) || {{Raumgruppe|R-3c|kurz}} || ''hR''10 ||LuBO3, NaNO3|| 312
|-
| G02 || [[Aragonit]] (CaCO3) || {{Raumgruppe|Pnma|kurz}} || ''oP''20 || KNO3
|| 125
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | H
|-
| H11 || [[Spinell]] (MgAl2O4) || {{Raumgruppe|Fd-3m|kurz}} || ''cF''56 || Fe3O4, MgCr2S4
|| 4148
|-
| H2 || [[Baryt]] (BaSO4) || {{Raumgruppe|Pnma|kurz}} || ''oP''24 || CsGaBr4, KBF4
|| 172
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | L
|-
| L11 || AuCu || {{Raumgruppe|P4/mmm|kurz}} || ''tP''2 || LiBi, HgPd
|| 133
|-
| L12 || [[Auricuprid]] (Cu3Au) || {{Raumgruppe|Pm-3m|kurz}} || ''cP''4 ||NpSi3, In3Lu || 1522
|-
| L21 || [[Heusler-Phase]] (AlCu2Mn) || {{Raumgruppe|Fm-3m|kurz}} || ''cF''16 ||Li3Sb|| 1203
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | S
|-
| S11 || [[Zirkon]] (ZrSiO4) || {{Raumgruppe|I41/amd|kurz}} || ''tI''24 || LuVO4, LuPO4
|| 386
|-
| S12 || [[Forsterit]] (Mg2SiO4, siehe auch [[Olivingruppe]]) || {{Raumgruppe|Pnma|kurz}} || ''oP''28 ||NaCdPO4, Na2BaF4 || 867
|-
| S14 || [[Granatgruppe|Granat]], [[Grossular]] (Al2Ca3Si3O12) || {{Raumgruppe|Ia-3d|kurz}} || ''cI''160 || Fe5Tb3O13
|| 737
|-
| S21 || [[Thortveitit]] (Sc2Si2O7) || {{Raumgruppe|C2/m|kurz}} || ''mS''22 || Mg2As2O7
|| 67
|-
| S6 || [[Analcim]] (NaAlSi2O6H2O) || {{Raumgruppe|I-43d|kurz}} || ''cI''208 || NaGaSi2O6H2O
|| 22
|-
| S62 || [[Sodalith]] (Na8Al6Si6O24Cl2) || {{Raumgruppe|P-43n|kurz}} || ''cP''46 || Mg3(BeSiO4)2S
|| 365
|-
| colspan="6" class="hintergrundfarbe5" align="center" | {{FNZ|a)|Die Anzahl enthält auch Mehrfachbestimmungen}}
|}

== Zugehörige Begriffe ==

;{{Anker|Anisotypie}}Anisotypie: Neben der Isotypie existiert noch eine Anisotypie. Hierbei sind die Plätze von [[Kation]]en und [[Anion]]en vertauscht, als Beispiel seien [[Calciumfluorid]] (CaF2) und [[Lithiumoxid]] (Li2O) genannt. Li2O kristallisiert im Anti-CaF2-Typ

;{{Anker|Aristotyp}}Aristotyp: Ist die idealisierte Stammstruktur, von der sich die gegebene Struktur durch Symmetrieabbau ableitet. So gilt der Cu-Typ als der Aristotyp des AuCu3-Typs oder der CaTiO3-Typ als der des GdFeO3-Typs.

;{{Anker|Homöotypie}}Homöotypie: Im strengen Sinne sind zwei Kristallstrukturen nur bei analoger chemischer Summenformel, gleicher Symmetrie ([[Raumgruppe]]) und weitgehender Ähnlichkeit in der Atomanordnung ''isotyp''. Für Kristalle, die dem zwar nicht voll entsprechen, aber trotzdem in ihren Strukturen sehr ähnlich sind, wurde der Begriff Homöotypie geprägt. So sind beispielsweise die [[Kohlenstoff]]modifikation [[Diamant]] und [[Sphalerit]] (ZnS), [[Calcit]] (CaCO3) und [[Dolomit (Mineral)|Dolomit]] (CaMg(CO3)2) sowie [[Quarz]] (SiO2) und [[Berlinit (Mineral)|Berlinit]] (AlPO4) homöotyp.

;{{Anker|Isopointal}}Isopointal: Als isopointal werden zwei Strukturen bezeichnet, die in Pearson-Symbol und Wyckoff-Sequenz übereinstimmen. Trotzdem können sie zu verschiedenen Strukturtypen gehören.

;{{Anker|Isotypie}}Isotypie: Als isotyp oder auch isostrukturell<ref>{{Literatur | Hrsg= Michael Szönyi | Titel= Studienlexikon Geowissenschaften | Verlag= [[vdf Hochschulverlag]] | Ort= Zürich | Datum= 2006 | Seiten= 82 | ISBN= 978-3-8252-2812-5 | Online = {{Google Buch | BuchID= ty71vPl5khUC | Seite= 82}}}}</ref> (von {{grcS|ἴσος}} ''ísos'' "gleich", und {{grcS|τύπος}} ''týpos'' "Wesen, Charakter") werden Substanzen bezeichnet, die zum selben Strukturtyp gehören. Der Gegensatz ist '''Heterotypie'''.<ref>[https://www.spektrum.de/lexikon/chemie/isotypie/4670 Stichwort Isotypie], Spektrum Lexikon Chemie</ref>

;[[Polytypie]]: Bezeichnet zum einen das Phänomen, dass eine Substanz in verschiedenen Stapelfolgen schichtartiger Struktureinheiten auftreten kann, wie z. B. beim ZnS. Zum anderen kann dieselbe Substanz in verschiedenen Strukturtypen auftreten, verursacht durch Druck- oder Temperaturänderung. So ist die Hochdruckform von Kohlenstoff der Diamant, während bei Normaldruck der Graphit stabil ist.

;{{Anker|Wyckoff-Sequenz}}Wyckoff-Sequenz: In den [[International Tables for Crystallography]] sind u. a. die 230 Raumgruppen mit ihren verschiedenen [[Punktlage]]n aufgelistet. Die Punktlagen sind alphabetisch durchnummeriert. Den Buchstaben a bekommt die Lage mit der höchsten Symmetrie, meist im Nullpunkt 0 0 0 der Zelle gelegen. Die allgemeine Lage x y z ohne Eigensymmetrie bekommt den höchsten Buchstaben. In der Wyckoff-Sequenz wird angegeben, welche Lagen wie oft besetzt sind. So hat der NaCl-Typ die Wyckoff-Sequenz "b a". Die Wyckoff-Sequenz ist nicht ganz eindeutig, sondern bei einigen Raumgruppen abhängig von der Nullpunktswahl. So geht die Wyckoff-Sequenz des Spinelltyps "e d a" bei einer Verschiebung um 0.5 0.5 0.5 über in "e c b". Um solche Mehrdeutigkeiten zu vermeiden, sollten vor einem Vergleich die Strukturen standardisiert werden (z. B. mit dem Programm Structure Tidy<ref>L. M. Gelato, E. Parthé (1987). STRUCTURE TIDY - a computer program to standardize crystal structure data. ''J. Appl. Cryst.'' '''20''', 139–143. {{DOI|10.1107/S0021889887086965}}.</ref>).

== Siehe auch ==
* [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Polymorphie]]

== Literatur ==
* {{Literatur | Autor= [[Will Kleber]], [[Hans-Joachim Bautsch]], [[Joachim Bohm (Kristallograph)|Joachim Bohm]], Detlef Klimm| Titel= Einführung in die Kristallographie| Auflage= 19.| Verlag= Oldenbourg Wissenschaftsverlag| Ort= München| Jahr= 2010| ISBN= 978-3-486-59075-3| Seiten=}}
* J. Lima-de-Faria, E. Hellner, F. Liebau, E. Makovicky, E. Parthé (1990). Nomenclature of inorganic structure types. ''Acta Cryst.'' '''A46''', 1–11. {{DOI|10.1107/S0108767389008834}}.

== Weblinks ==
{{Commons|Strukturbericht|audio=0|video=0}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Kristallstrukturtyp|!]]

Strukturtyp - Versionsgeschichte

imported>Bubenik: Besserer Link zur Perowskitstruktur