Natriumchlorid-Struktur: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 18. Februar 2022, 12:06 Uhr

Natriumchlorid-Struktur

Die Natriumchlorid-Struktur (Kochsalzstruktur) bzw. der Natriumchloridtyp ist einer der Strukturtypen der Kristallographie. Ihr Prototyp ist die Kristallstruktur von Natriumchlorid (Kochsalz, Halit).

Sie ist für viele Salze typisch, weitere Vertreter dieses Strukturtyps sind z. B.

Lithiumchlorid (LiCl)
Kaliumchlorid (KCl, Sylvin)
die meisten Erdalkalioxide wie MgO.

Ausnahmen, die nicht dem Natriumchloridtyp entsprechen, sind u. a. Caesiumhalogenide (bis auf Caesiumfluorid) und Berylliumoxid (BeO).

Aufbau

Die Elementarzelle der Natriumchlorid-Struktur entspricht einem Würfel. Entlang der x-, y- und z-Achse sind jeweils abwechselnd Natrium- und Chloridionen angeordnet. Jedes Natriumion ist damit oktaedrisch von sechs Chloridionen umgeben und umgekehrt jedes Chloridion oktaedrisch von sechs Natriumionen.

Man kann die Natriumchlorid-Struktur auch als kubisch dichteste Kugelpackung (engl. cubic closest packed (ccp)) der größeren Anionen ansehen, in der die kleineren Kationen die Oktaederlücken besetzen.

Dieser Strukturtyp ist eindeutig beschrieben durch:

das kubisch flächenzentrierte Gitter (fcc) als Punkt- bzw. Translationsgitter mit
- den kanonischen Einheitsvektoren ( ${\hat {e}}_{x}$ , ${\hat {e}}_{y}$ , ${\hat {e}}_{z}$ ) als Gittervektoren
- $$ a $$ als Gitterparameter (Abstand zweier gleichartiger Atome / Ionen)
die Basis, die jeden Gitterpunkt besetzt:
- Na⁺ bei ${\vec {0}}$ , also auf den Gitterpunkten des fcc-Gitters
- Cl⁻ bei ${\frac {a}{2}}\left({\hat {e}}_{x}+{\hat {e}}_{y}+{\hat {e}}_{z}\right)$ , also im Zentrum der fcc-Einheitszelle mit Kantenlänge $$ a $$ .

Bei anderen Stoffen unterscheidet sich lediglich die Art der Ionen auf den entsprechenden Gitterplätzen, wobei auch unterschiedliche Ionenradien auftreten. Das Verhältnis dieser Ionenradien ist dabei ein wichtiges Kriterium zur Herausbildung eines Natriumchloridtyps.

Der Gitterparameter beträgt bei Natriumchlorid und Zimmertemperatur ungefähr 0,564 nm (5,64 Å). NaCl-Kristalle, die in der ISS unter Mikrogravitation gewachsen sind, haben dieselbe Kristallstruktur mit identischen Gitterparametern.^[1]

Weblinks

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Einzelnachweise

↑ Pietro Fontana, Jürg Schefer, Donald Pettit: Characterization of sodium chloride crystals grown in microgravity. In: Journal of Crystal Growth. Band 324, 2011, S. 207–211, doi:10.1016/j.jcrysgro.2011.04.001.

Literatur

A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 91.–100., verbesserte und stark erweiterte Auflage. de Gruyter, Berlin 1985, ISBN 3-11-007511-3.
Pietro Fontana, Die Vielfalt der Salzkristalle. Solothurn 2013, ISBN 978-3-033-04031-1

[1] Pietro Fontana, Jürg Schefer, Donald Pettit: Characterization of sodium chloride crystals grown in microgravity. In: Journal of Crystal Growth. Band 324, 2011, S. 207–211, doi:10.1016/j.jcrysgro.2011.04.001.

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-[[Image:NaCl polyhedra.png|thumb|right|200px|Natriumchlorid-Struktur]]
+[[Image:NaCl polyhedra.svg|thumb|right|200px|Natriumchlorid-Struktur]]
-Die für viele [[Salze]] typische [[Kristallstruktur]] von [[Natriumchlorid]] (Kochsalz, [[Halit]]) ist Prototyp für die '''Natriumchlorid-Struktur''' (Kochsalzstruktur) bzw. den Natriumchloridtyp. Beispiele für Vertreter dieses [[Strukturtyp]]s sind neben Natriumchlorid selbst [[Lithiumchlorid]] (LiCl) und [[Kaliumchlorid]] (KCl, [[Sylvin]]), aber auch die meisten [[Erdalkalioxid]]e, wie [[Magnesiumoxid|MgO]]. Ausnahmen, die nicht dem Natriumchloridtyp entsprechen, sind unter anderem [[Caesiumhalogenid]]e (bis auf [[Caesiumfluorid]]) und [[Berylliumoxid]] (BeO).
+Die '''Natriumchlorid-Struktur''' ('''Kochsalzstruktur''') bzw. der '''Natriumchloridtyp''' ist einer der [[Strukturtyp]]en der [[Kristallographie]]. Ihr Prototyp ist die [[Kristallstruktur]] von [[Natriumchlorid]] (Kochsalz, [[Halit]]).
-Nimmt man die drei [[Koordinatenachse|Raumachsen]] eines [[Würfel (Geometrie)|Würfels]], der der [[Elementarzelle]] entspricht, so sind jeweils Natrium- und Chloridionen abwechselnd entlang der x-, y- und z-Achse angeordnet. Jedes Natriumion ist damit oktaedrisch von sechs Chloridionen und umgekehrt jedes Chloridion oktaedrisch von sechs Natriumionen in Form eines [[Oktaeder]]s umgeben.
+Sie ist für viele [[Salze]] typisch, weitere Vertreter dieses Strukturtyps sind z.&nbsp;B.
+* [[Lithiumchlorid]]&nbsp;(LiCl)
+* [[Kaliumchlorid]]&nbsp;(KCl, [[Sylvin]])
+* die meisten [[Erdalkali]][[oxid]]e wie&nbsp;[[Magnesiumoxid|MgO]].
+Ausnahmen, die ''nicht'' dem Natriumchloridtyp entsprechen, sind u.&nbsp;a. [[Caesium]][[halogenid]]e (bis auf [[Caesiumfluorid]]) und [[Berylliumoxid]]&nbsp;(BeO).
-Allgemein wird eine Kristallstruktur eindeutig durch ein [[Translationsgitter]] und eine Basis beschrieben. Hier bildet das [[Kubisch flächenzentriertes Gitter|kubisch flächenzentrierte Gitter]] (fcc) das Punktgitter mit den kanonischen Einheitsvektoren (<math>\hat{e}_{x}</math>, <math>\hat{e}_{y}</math>, <math>\hat{e}_{z}</math>) als Gittervektoren und <math>a</math> als Gitterparameter. Jeder Gitterpunkt ist mit folgender Basis besetzt:
+== Aufbau ==
-* Na<sup>+</sup> bei <math>\vec 0</math>, also auf den Gitterpunkten des fcc-Gitters
+Die [[Elementarzelle]] der Natriumchlorid-Struktur entspricht einem [[Würfel (Geometrie)|Würfel]]. Entlang der x-, y- und z-[[Koordinatenachse|Achse]] sind jeweils abwechselnd  [[Natrium]]- und [[Chlorid]][[ion]]en angeordnet. Jedes Natriumion ist damit [[Oktaeder|oktaedrisch]] von sechs Chloridionen umgeben und umgekehrt jedes Chloridion oktaedrisch von sechs Natriumionen.
-* Cl<sup>−</sup> bei <math>\frac{a}{2}\left(\hat{e}_{x}+\hat{e}_{y}+\hat{e}_{z}\right)</math>, also im Zentrum der fcc-[[Einheitszelle]] mit Kantenlänge <math>a</math>
-Bei anderen Stoffen unterscheidet sich lediglich die Art der Ionen auf den entsprechenden Gitterplätzen, wobei dabei auch unterschiedliche [[Ionenradius|Ionenradien]] auftreten. Das Verhältnis dieser Ionenradien ist dabei ein wichtiges Kriterium zur Herausbildung eines Natriumchloridtyps.
+Man kann die Natriumchlorid-Struktur auch als [[kubisch dichteste Kugelpackung]] (engl. ''cubic closest packed''&nbsp;(ccp)) der größeren [[Anion]]en ansehen, in der die kleineren [[Kation]]en die [[Oktaederlücke]]n besetzen.
-Man kann die Natriumchlorid-Struktur auch als [[kubisch dichteste Kugelpackung]] (engl. cubic closest packed (ccp)) der größeren [[Anion]]en ansehen, in der die kleineren [[Kation]]en die [[Oktaederlücke]]n besetzen.
-Die [[Gitterkonstante]] der Natriumchlorid-[[Elementarzelle]] beträgt bei Zimmertemperatur ungefähr 0,564 nm (5,64 [[Ångström (Einheit)|Å]]). NaCl-Kristalle, die in der ISS unter Mikrogravitation gewachsen sind, haben dieselbe Kristallstruktur mit identischen Gitterkonstanten.<ref>{{Literatur|Autor=Pietro Fontana, Jürg Schefer, Donald Pettit | Titel=Characterization of sodium chloride crystals grown in microgravity | Sammelwerk=Journal of Crystal Growth | Band=324 | Nummer= | Jahr=2011 | Seiten=207-211 | DOI=10.1016/j.jcrysgro.2011.04.001}}</ref>
+Dieser Strukturtyp ist eindeutig beschrieben durch:
+* das [[kubisch flächenzentriert]]e Gitter&nbsp;(fcc) als Punkt- bzw. [[Translationsgitter]] mit
+** den [[Kanonische Basis|kanonisch]]en [[Einheitsvektor]]en (<math>\hat{e}_{x}</math>, <math>\hat{e}_{y}</math>, <math>\hat{e}_{z}</math>) als [[Gittervektor]]en
+** <math>a</math> als [[Gitterparameter]] (Abstand zweier ''gleichartiger'' Atome / Ionen)
+* die [[Kristallstruktur #Basis|Basis]], die jeden Gitterpunkt besetzt:
+** Na<sup>+</sup> bei <math>\vec 0</math>, also auf den Gitterpunkten des fcc-Gitters
+** Cl<sup>−</sup> bei <math>\frac{a}{2} \left( \hat{e}_{x} + \hat{e}_{y} + \hat{e}_{z} \right)</math>, also im Zentrum der fcc-[[Einheitszelle]] mit Kantenlänge <math>a</math>.
+Bei anderen Stoffen unterscheidet sich lediglich die Art der Ionen auf den entsprechenden Gitterplätzen, wobei auch unterschiedliche [[Ionenradius|Ionenradien]] auftreten. Das Verhältnis dieser Ionenradien ist dabei ein wichtiges Kriterium zur Herausbildung eines Natriumchloridtyps.<!-- nämlich? Konkreter, bitte! -->
+Der Gitterparameter beträgt bei Natriumchlorid und [[Zimmertemperatur]] ungefähr 0,564&nbsp;[[Meter #nm|nm]] (5,64&nbsp;[[Ångström (Einheit)|Å]]). NaCl-Kristalle, die in der&nbsp;[[Internationale Raumstation|ISS]] unter [[Mikrogravitation]] gewachsen sind, haben dieselbe Kristallstruktur mit identischen Gitterparametern.<ref>{{Literatur|Autor=Pietro Fontana, Jürg Schefer, Donald Pettit | Titel=Characterization of sodium chloride crystals grown in microgravity | Sammelwerk=Journal of Crystal Growth | Band=324 | Nummer= | Jahr=2011 | Seiten=207-211 | DOI=10.1016/j.jcrysgro.2011.04.001}}</ref>
 == Weblinks ==