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Ionenkristalle

Caesiumchlorid-Gitter

Hinweis
Ist das Radienverhältnis rKation / rAnion relativ groß, das heißt liegen große Kationen vor, so wird das Caesiumchlorid-Gitter bevorzugt.
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Abb.1
Caesiumchlorid-Gitter

Im Gitter des Caesiumchlorids ist jedes Chloridion würfelförmig von 8 Caesiumionen umgeben und - wenn man sich mehrere Elementarzellen aneinander gesetzt vorstellt - jedes Caesiumion von 8 Chloridionen. Die Koordinationszahl ist also 8:8. Die Struktur kann beschrieben werden als:

  • Je ein kubisch primitives Cs- und Cl-Teilgitter, die in jeder Koordinatenrichtung um 1/2 Kantenlänge der Elementarzelle, das heißt um 1/2, 1/2, 1/2 gegeneinander verschoben sind.
  • In einer kubisch primitiven Anordnung von Cl sind alle Würfellücken mit Cs besetzt.

Bei der Berechnung des Radienverhältnisses mit einem starren Kugelmodell nimmt man an, dass sich die entgegengesetzt geladenen Ionen berühren. Setzt man den Radius des größeren Anions 1, so ist die Kantenlänge a der Elementarzelle 2. Der Radius eines Kations, das im Zentrum des Würfels sitzt, ist dann gleich der halben Würfeldiagonalen abzüglich des Radius des Anions an der Würfelecke:

rKation = 1 2 a (3) 1 2 1 = 1 2 2 ( 3 ) 1 2 1 = 0,73
Abb.2

Das Radienverhältnis ist dann ebenfalls 0,73 : 1 = 0,73, das heißt bei Überschreiten dieses Verhältnisses sollte die CsCl-Struktur energetisch bevorzugt sein. - Im CsCl-Gitter kristallisieren relativ wenige AB-Verbindungen, insbesondere solche mit großen Kationen: CsCl, CsBr, CsI, TlCl, NH4Cl. (In der letztgenannten Verbindung bestimmen offenbar Wasserstoffbrücken zwischen dem Ammoniumion im Zentrum und 4 der 8 Chloridionen an den Ecken der Elementarzelle die Struktur, weniger die Größenverhältnisse.)

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