Kubisches Kristallsystem

Das kubische Kristallsystem weist unter den sieben Kristallsystemen die höchste Symmetrie auf. Das Koordinatensystem ist rechtwinklig, die Achsen sind alle gleich lang, d. h. vertauschbar. Die Symmetrieachsen sind vier-, drei- oder zweizählig. Die drei zugehörigen kubischen Raumgitter oder Bravais-Gitter sind das primitiv-kubische, das kubisch-flächenzentrierte (fcc) und das kubisch-raumzentrierte Gitter (bcc).

Beispiele für Minerale, die in kubischen Systemen kristallisieren, sind Diamant, Fluorit, Granate, Steinsalz, Pyrit und Spinell.

Eigenschaften des kubischen Kristallsystems

Um ein Körper des kubischen Kristallsystems zu sein, muss dieser Körper folgende Eigenschaften haben:

Ein rechtwinkliges Koordinatensystem muss vorhanden sein.
Die drei Achsen müssen gleich lang sein.
Bezüglich der Symmetrie müssen 4 trigonale, 3 tetragonale Achsen vorhanden sein.

Wenn man einen Körper in der Mitte, entlang der X-, Y- bzw. Z-Achse zerschneidet, so müssen diese Flächen identisch sein.

Körper im kubischen Kristallsystem

Dabei unterscheidet man zwischen:

charakteristischen Formen des kubischen Kristallsystems

Flächenformen des kubischen Kristallsystems

Tetraeder
Hexaeder
Oktaeder
Pentagondodekaeder
Ikosaeder
Rhombendodekaeder (12 Rhomben)
Tetrakishexaeder (24 gleichschenklige Dreiecke)
Triakisoktaeder
Tetrakishexaeder (24 gleichschenklige Dreiecke)
Deltoidikositetraeder (24 Vierecke)

Ebenfalls kubische Kristallformen sind Mischformen aus den oben angegebenen Flächenformen.

Kubische Kristallstrukturen

Für die Beschreibung der Kristallstruktur eines kristallinen Stoffes ist zusätzlich zum Kristallsystem die Basis, d. h. die konkrete Anordnung von Atomen, Ionen oder Molekülen auf den Gitterplätzen, und deren Symmetrie zu beachten. Im Folgenden sind einige Beispiele aufgeführt.

kubisch primitive Kristallstruktur (Cäsium-Chlorid-Typ)

Ein Beispiel für eine primitiv-kubische Kristallstruktur ist Cäsium-Chlorid (CsCl). Man kann sich die Struktur vorstellen als zwei ineinander gestellte primitiv-kubische Strukturen, jeweils komplett aus Cäsium- bzw. Chlor-Ionen. Dabei befindet sich ein Chlor-Ion im Zentrum der Cäsium-Einheitszelle und umgekehrt. Man beachte, dass CsCl ein primitives und kein raumzentriertes Gitter besitzt.

Unter den Metallen kristallisiert nur α-Polonium in dieser Modifikation.

kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur (fcc, Kupfer-Typ)

Beim kubisch-flächenzentrierten Kristallgitter sind acht Atome so angeordnet, dass sie die Ecken eines Würfels bilden. Zusätzlich sind insgesamt sechs weitere Atome mittig auf den Würfelfächen so angeordnet, dass bei Verbindung dieser ein Oktaeder entsteht.

Das bekannteste Beispiel einer kubisch-flächenzentrierten Kristallstruktur ist das Kochsalz, in dessen Elementar-Würfelecken abwechselnd ein Na⁺-Ion und ein Cl^--Ion sitzen. Dabei ist jedes Na⁺-Ion oktaedrisch von sechs Cl^--Ionen umgeben und umgekehrt. Der Natriumchlorid-Strukturtyp kommt bei vielen anorganischen Salzen vor (z.B. MgO, CaO, MgS, LiCl, NaH, AgCl, usw.).

Eine kubisch-flächenzentrierte Kristallstruktur haben bei den Metallen z. B. Aluminium, Blei, γ-Eisen, Gold, Iridium, Kupfer, Nickel, Palladium, Platin, Rhodium und Silber.

Auch die Kristallstruktur des Diamants hat ein kubisch-flächenzentriertes Gitter mit einer Basis von zwei identischen Atomen bei $und \left[{1 \over 4} {1 \over 4} {1 \over 4}\right$ . Diamant, Silizium und Germanium kristallisieren beispielsweise im Diamant-Strukturtyp. Ähnlich zur Diamantstruktur ist die Struktur der Zinkblende (ZnS).

kubisch raumzentrierte Kristallstruktur (bcc, Wolfram-Typ)

Im kubisch raumzentrierten Kristallgitter besitzt jede Kugel statt zwölf Nachbarn, wie in einer dichtesten Kugelpackung, nur acht nächste Nachbarn. Der Raumfüllungsgrad dieser Packung beträgt 68% und somit nur 92% der einer dichtesten Kugelpackung.

Eine kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur haben unter anderem α-Eisen, Cäsium, Chrom, Kalium, Molybdän, Niob, Rubidium, Tantal, Vanadium und Wolfram.

Das Atomium in Brüssel soll eine 165-milliardenfache Vergrößerung der kubisch-raumzentrierten Elementarzelle des Eisens darstellen.

Siehe auch

Mineralogie, Hexagonales Kristallsystem

Weblinks

Mineralogie | Kristallographie

Cubic (crystal system) | Kubisch vlakgecentreerd | Кубическая сингония | 等轴晶系

Gourt Home::Gourt :: Kubisches Kristallsystem