2.3 Struktur der Kristalle

Die regelmäßige Form von Kristallen steht in direktem Zusammenhang mit der regelmäßigen Anordnung identischer Bausteine. Bewiesen wurde diese Zusammenhang im Jahre 1912 von Laue, Friedrich und Knipping durch Beugungsexperimente mit Röntgenlicht (Kapitel 2, Periodizität, Translationsgitter).

Ein Idealkristall ist eine dreidimensionale, unendlich große periodische Anordnung identischer, gleichorientierter Struktureinheiten.

Gitter und Basis bilden die sogenannte Kristallstruktur.

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Eine systematische Beschreibung erfordert das Erkennen von allen Symmetrieeigenschaften durch sogenannte Symmetrieoperationen ( /\ = Kristall in sich selbst überführen). Man kann damit die Kristallstruktur klassifizieren. Wenn man dies vollständig durchführt, benötigt man die sogenannte Gruppentheorie. Die wichtigsten Operationen seien aufgelistet:

2.3.1 Translationssymmetrie

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Die Umgebung U(r) eines bestimmten Punktes ist identisch nach Verschiebung um einen Gittervektor (Translationsvektor) R.

|---------------|
|U (r) = U (r+ R)|
----------------

R = n1a + n2b+ n3c mit n1, n2, n3  (-  Z

a, b und c sind die Basisvektoren des Punktgitters oder auch Raumgitters. Diese Basisvektoren spannen das Parallelepiped auf (periodisch, raumfüllend). Die Wahl eines solchen Parallelepipeds ist nicht eindeutig. Mit der Wahl einer sogenannten Elementarzelle____________ durch a, b und c läßt sich die Struktur beschreiben. Eine solche Elementarzelle heißt primitiv, wenn ein einziger Gitterpunkt und eine Struktureinheit enthalten ist. Mit einer nicht primitiven Zelle sind nicht alle Gitterpunkte erreichbar. Manchmal ist diese aber trotzdem nützlich, um Symmetrien aufzuzeigen.

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a, b' sind nicht primitiv; b ist durch Linearkombination nie erreichbar.