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Tutorial MenueFeststoffeLerneinheit 7 von 11

Metallkristalle - Strukturen reiner Metalle

Strukturen reiner Metalle

Metallkristalle sind aufgebaut aus Metallkationen auf festen Gitterplätzen und delokalisierten Elektronen, die die metallische Bindung und damit den Zusammenhalt des Gitters bewerkstelligen (Metallbindung). Da in reinen Metallen nur eine Art von Gitterbausteinen vorliegt, sind hohe Koordinationszahlen möglich.

Darstellung der Bildung eines Kristallgitters durch Reproduktion einer Einheitszelle in die Raumrichtungen x, y und z.

Die meisten Metalle kristallisieren in einer der beiden dichtesten Kugelpackungen oder im kubisch raumzentrierten Gitter.

Dichteste Kugelpackungen entstehen, wenn man Ebenen übereinander schichtet, die ihrerseits dichtest mit Kugeln belegt sind.

Abb.1
Schicht einer dichtesten Packung

In einer dichtest besetzten Schicht ist jede Kugel von sechs Nachbarn umgeben. Zwischen drei sich berührenden Kugeln befindet sich eine Mulde. Die Zahl der Mulden ist dabei doppelt so groß wie die Zahl der Kugeln. (Eine Kugel ist von sechs Mulden umgeben, die zu je drei Kugeln gehören. Also entfallen auf eine Kugel 6:3=2 Mulden.) In diese Mulden können die Kugeln der darüberliegenden Schicht gelegt werden. Da diese Schicht aber nicht mehr Kugeln aufnehmen kann als die erste, wird nur die Hälfte der Mulden belegt, die andere Hälfte ist aus Platzgründen nicht besetzbar. Nun befinden sich auf der zweiten Kugelschicht, die völlig gleichartig der ersten aufgebaut ist, wieder doppelt so viele Mulden wie Kugeln auf der dritten Schicht Platz finden können.

Die dritte Schicht kann also:

  • entweder über die erste zu liegen kommen
  • oder sowohl gegen die erste wie die zweite versetzt sein.

Aus diesen Anordnungsmöglichkeiten resultieren die beiden wichtigsten Typen dichtester Kugelpackungen.

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