Kristallstruktur

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
FCC-struktur

Kristallstrukturer är de olika tredimensionella geometriska strukturer som bildas om man låter ett nätverk korsa atomernas masscentrum i en kristall (se figuren bredvid).[1][2] Varje kristallstruktur består av ett translationsgitter och en bas (ibland även motiv), en grupp atomer som är identiskt ordnade till varje punkt i gittret.

Gittret kan beskrivas av en uppsättning punkter som entydigt definieras av tre heltal m, n och p och en uppsättning translationsvektorer a, b och c så att varje gitterpunkt kan skrivas som ma+nb+pc. Det går även att räkna med två- eller endimensionella gitter. Då utelämnas ett respektive två heltal-vektor-par.

Olika kristallsystem[redigera | redigera wikitext]

Utifrån translationsvektorernas inbördes förhållanden går det att bestämma 14 olika Bravaisgitter som tillsammans med olika typer av baser kan användas för att klassificera alla kristaller. Två av Bravaisgittren har fått vanliga förkortningar: BCC (Body Centered Cubic) och FCC (Face Centered Cubic).[3][4]

Kristallsystem Bravaisgitter
Triklina Triklina
Monoklina Enkelt monoklint Bascentrerat monoklint
Enkelt Bascentrerat
Ortorombiska Enkelt ortorombiskt Bascentrerat ortorombisk Rymdcentrerat ortorombiskt Ytcentrerat ortorombiskt
Enkelt Bascentrerat Rymdcentrerat Ytcentrerat
Tetragonala Enkelt tetragonal Rymdcentrerat tetragonalt
Enkelt Rymdcentrerat
Trigonala Trigonal
Hexagonala Hexagonalt
Kubiskt Enkelt kubisk Rymdcentrerat kubisk Ytcentrerat kubiskt
Enkelt Rymdcentrerat (bcc) Ytcentrerat (fcc)

Några strukturtyper[redigera | redigera wikitext]

Bland grundämnen är de vanligaste kristallstrukturerna:

  • Kubisk tätpackning (ccp - cubic close(st) packing/packed), är den tätpackade kristallstrukturen som består av ett fcc-gitter (kubiskt ytcentrerat) med som bas en atom. Bland andra har koppar, silver, guld, nickel, aluminium, frusen argon och C60 denna struktur. Ofta skiljer man inte ccp från fcc, men i noggrant språkbruk är fcc en gittertyp (ett Bravaisgitter) medan ccp är en strukturtyp.
  • Hexagonal tätpackning (hcp - hexagonal close(st) packing/packed), är den andra tätpackade kristallstrukturen, som består av ett primitivt hexagonalt gitter med som bas två atomer med inbördes translationsvektor (-1/3,1/3,1/2) i cellkoordinater. Denna struktur antas av bl.a. kobolt, zink, magnesium, titan, kadmium och fruset helium.
  • BCC-packning (Body Centered Cubic Packing), som består av ett BCC-gitter (kubiskt rymdcentrerat) med som bas en atom. Denna struktur är inte lika tätpackad som kubisk och hexagonal tätpackning, men det skiljer inte många procent. Natrium, kalium, α-järn och krom m.fl. har denna struktur. Observera att BCC egentligen är ett gitter, och att det finns många fler strukturer som är BCC (till exempel α-mangan, med 58 Mn-atomer i enhetscellen!) - man måste alltså vara oerhört försiktig när termen BCC används och tala om tydligt/ta reda på vad som avses. Det finns de som pläderar för beteckningar som rymdcentrerad packning (BCP) eller rymdcentrerad kubisk packning (BCCP) men kortformen BCC-struktur anses allmänt accepterad.
  • Diamantstruktur, som består av ett FCC-gitter och en bas med en atom i (0,0,0) och en i (1/4,1/4,1/4). Förutom diamant har även kisel och germanium denna struktur.

Även molekyler kan kristallisera och bildar då antingen molekylkristaller där molekylerna staplas (till exempel syre (O2), insulin) eller kristaller med oändliga byggstenar i en eller flera dimensioner (selen-kedjor, grafit-skikt).

Strukturbestämning[redigera | redigera wikitext]

Studier av kristallstruktur har fått stor betydelse för kemins utveckling. Den viktigaste metoden bygger på röntgenkristallografi, vilket går ut på att man studerar intensitet och styrka för olika spridningsvinklar av en smal koncentrerad röntgenstråle i en kristall.

Med röntgen- och neutrondiffraktion kan man bestämma noggranna lägen för varje atom även i kristaller av komplicerade molekyler, till exempel insulin. Bestämning av kristallstrukturen är därför ett sätt att kartlägga molekylers struktur.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Källor[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Callister, William D. Jr. (2007). Materials Science and Engineering - An Introduction. John Wiley & Sons, Inc. Sid. 40. ISBN 978-0-471-73696-7 
  2. ^ Shallman, Bishop (1999). Modern Physical Metallurgy and Materials Engineering. Elsevier Science Ltd. Sid. 12. ISBN 0-7506-4564-4 
  3. ^ Callister, William D. Jr. (2007). Materials Science and Engineering - An Introduction. John Wiley & Sons, Inc. Sid. 41-46. ISBN 978-0-471-73696-7 
  4. ^ Shallman, Bishop (1999). Modern Physical Metallurgy and Materials Engineering. Elsevier Science Ltd. Sid. 12-13,19. ISBN 0-7506-4564-4