Kristalstructuur


Veel vaste stoffen hebben een kristalstructuur of kristalrooster. Dergelijke stoffen bestaan uit een regelmatig patroon van deeltjes: moleculen, atomen of ionen. De structuur van een kristal, kristalgroei en andere macroscopische eigenschappen zijn het onderwerp van de kristallografie.

Vanwege hun regelmatige opbouw ligt het voor de hand de plaats van de roostervormende deeltjes in een assenstelsel aan te duiden. Dit kan een rechthoekig stelsel zijn, maar ook een scheef stelsel is mogelijk, al naargelang de ligging van de deeltjes. Er zijn in totaal zeven mogelijke kristalstelsels. De gestapelde eenheden in een kristalstructuur worden eenheidscellen genoemd.

De regelmatige stapeling van eenheidscellen wordt translatiesymmetrie genoemd. Daarnaast is er ook de interne symmetrie binnen de eenheidcellen. Het geheel van alle symmetrie heet "kristalstructuursymmetrie". De symmetrie heeft onder meer als gevolg dat de gehele structuur van het kristal kan worden beschreven als de inhoud van één eenheidscel of zelfs een gedeelte daarvan, soms aangevuld met een beschrijving van de (zeer kleine) verschillen tussen eenheidscellen.

Röntgendiffractie is een techniek om de kristalstructuur van een vaste stof te bepalen. Kristalstructuren van bijna 1.000.000 organische verbindingen zijn reeds bepaald en in de Cambridge Structural Database opgeslagen.

Een vaste stof waarin zich geen kristallen hebben gevormd, is een amorfe vaste stof: glas is daarvan een voorbeeld. In een LCD-scherm komen kristallen in vloeibare vorm voor.

Inhoud

Kristaloriëntatie


De kristallografische richtingen zijn geometrische lijnen die roosterpunten (atomen, ionen of moleculen) van een kristal met elkaar verbinden. Vergelijkbaar zijn de kristallografische vlakken geometrische vlakken die roosterpunten verbinden. De kristalrichtingen en -vlakken van de kleine kristallieten (korrels) bepalen de kristaloriëntatie ten opzichte van elkaar in een polykristallijn. De mate van kristaloriëntatie wordt beschreven als de textuur. De algemene notatie die voor de richting en de vlakken worden gebruikt is de miller-index.

Kristalvlakken met hoge dichtheid

Sommige richtingen en vlakken hebben een hogere dichtheid van roosterpunten. Deze vlakken met hoge dichtheid hebben als volgt invloed op het gedrag van het kristal:[1][2]

Kristalsymmetrie


Kristalstructuren worden gekenmerkt door hun symmetrie. Er zijn twee vormen van symmetrie:

Translatiesymmetrie

Translatiesymmetrie houdt in dat men de structuureenheid telkens opnieuw tegenkomt wanneer men een stukje verder kijkt of transleert, in het kristal. Deze translatiesymmetrie wordt het best beschreven met een eenheidsvector of celribbe. Omdat het kristal driedimensionaal is zijn er voor een volledige beschrijving van de translatiesymmetrie drie eenheidsvectoren nodig. Kristallen of mineralen die dezelfde patronen in hun structuur vertonen, behoren tot hetzelfde kristalstelsel.

Gezamenlijk vormen deze vectoren een parallellepipedum, een balk of een kubus, die de eenheidscel wordt genoemd. De drie eenheidsvectoren (a, b, c) worden de celribben of celconstanten genoemd. Afhankelijk van de aan- of afwezigheid van rotatiesymmetrie kunnen de ribben willekeurige hoeken (α, β, γ) met elkaar vormen of staan ze loodrecht op elkaar. Ook aan hun relatieve lengte zijn, afhankelijk van de totale symmetrie, beperkingen opgelegd. De ribben en hoeken kunnen in een kristallografisch assenstelsel worden uitgezet. De volgende kristalstelsels zijn mogelijk:[1][2]

De kristallografie streeft ernaar de hoogst mogelijke symmetrie te gebruiken voor de beschrijving van een gegeven kristalrooster. Waar mogelijk, worden de kortste assen a, b en c gebruikt die het rooster correct beschrijven.

Soms kan een gegeven kristalstructuur worden beschreven met een hogere symmetrie, door het volume van de eenheidscel te vermenigvuldigen met 2, 3 of 4, met een centrering. Dit resulteert dan in een zogenaamd niet-primitief rooster. Er zijn 14 combinaties van roosters met centreringen, de zogenaamde Bravaisroosters.

Interne symmetrie

De interne symmetrie tussen verschillende delen van de eenheidscel kan de vorm aannemen van respectievelijk een inversie: het omkeren van alle drie de ruimtecoördinaten; een spiegeling: het omkeren van een ruimtecoördinaat loodrecht op een denkbeeldig vlak; en een rotatie: het draaien van de ruimte om een denkbeeldige lijn. Omdat een kristalstructuur altijd ook translatiesymmetrie heeft, komen alleen 2-, 3-, 4- en 6-tallige rotatiesymmetrie voor.

Spiegeling of rotatie kunnen ook gelijktijdig optreden.

Kristalstructuren kunnen verschillende symmetrie-elementen hebben:

Alle mogelijke combinaties van roostertypen met alle combinaties van interne symmetrie die daarin voor kan komen vormen precies 230 ruimtegroepen.

Classificatie van roosters en stelsels


Er zijn in totaal zeven verschillende kristalstelsels, die in 14 Bravaistralies worden verdeeld. Deze roosters en stelsels staan in onderstaande tabel weergegeven.[1][2] De verschillende Bravaistralies worden door hun Pearson symbool aangegeven (dikgedrukte letters onder kristal).

Kristalstelsel Primitief Ruimtelijk gecentreerd Grondvlak gecentreerd Vlakken gecentreerd
triklien
aP
monoklien
mP mS
orthorombisch
oP oI oS oF
hexagonaal
hP
trigonaal
hR
tetragonaal
tP tI
kubisch
primitief kubisch cP kubisch ruimtelijk gecentreerd cI kubisch vlakgecentreerd cF

Referenties


Zie de categorie Crystal structures van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.









Categorieën: Kristallografie




Staat van informatie: 13.05.2022 04:04:03 CEST

oorsprong: Wikipedia (Auteurs [Geschiedenis])    Licentie: CC-BY-SA-3.0

Veranderingen: Alle afbeeldingen en de meeste ontwerpelementen die daarmee verband houden, zijn verwijderd. Sommige pictogrammen werden vervangen door FontAwesome-Icons. Sommige sjablonen zijn verwijderd (zoals 'artikel heeft uitbreiding nodig') of toegewezen (zoals 'hatnotes'). CSS-klassen zijn verwijderd of geharmoniseerd.
Specifieke Wikipedia-links die niet naar een artikel of categorie leiden (zoals 'Redlinks', 'links naar de bewerkpagina', 'links naar portals') zijn verwijderd. Elke externe link heeft een extra FontAwesome-Icon. Naast enkele kleine wijzigingen in het ontwerp, werden mediacontainer, kaarten, navigatiedozen, gesproken versies en Geo-microformats verwijderd.

Belangrijke opmerking Omdat de gegeven inhoud op het gegeven moment automatisch van Wikipedia wordt gehaald, was en is een handmatige verificatie niet mogelijk. Daarom garandeert LinkFang.org niet de juistheid en actualiteit van de verkregen inhoud. Als er informatie is die momenteel verkeerd is of een onjuiste weergave heeft, aarzel dan niet om Neem contact op: E-mail.
Zie ook: Afdruk & Privacy policy.