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Das kubische Kristallsystem weist unter den sieben Kristallsystemen die höchste Symmetrie auf. Das Koordinatensystem ist rechtwinklig, die Achsen sind alle gleich lang, d. h. vertauschbar. Die Symmetrieelemente, welches das Kristallsystem definieren sind vier dreizählige Achsen durch die Raumdiagonalen und zweizählige Drehachsen durch die Würfelflächen. Die drei zugehörigen kubischen Raumgitter oder Bravais-Gitter sind das primitiv-kubische, das kubisch-flächenzentrierte (fcc: face-centered cubic) und das kubisch-raumzentrierte Gitter (bcc: body-centered cubic).

Beispiele für Minerale, die in kubischen Systemen kristallisieren, sind Diamant, Fluorit, Minerale der Granatgruppe, Halit, Galenit (Bleiglanz), Pyrit und Spinell.

Inhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften 2 Kristallklassen 3 Körper im kubischen Kristallsystem 3.1 charakteristischen Formen des kubischen Kristallsystems 3.2 Flächenformen des kubischen Kristallsystems 4 Kubische Kristallstrukturen 4.1 kubisch primitive Kristallstruktur 4.2 kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur 4.3 kubisch raumzentrierte Kristallstruktur 5 Siehe auch 6 Weblinks

Eigenschaften

Um ein Körper des kubischen Kristallsystems zu sein, muss dieser Körper folgende Eigenschaften haben:

• Ein rechtwinkliges Koordinatensystem muss vorhanden sein.
• Die drei Achsen müssen gleich lang sein.
• Bezüglich der Symmetrie müssen 4 trigonale, 3 tetragonale Achsen vorhanden sein.
• Wenn man einen Körper in der Mitte, entlang der X-, Y- bzw. Z-Achse zerschneidet, so müssen diese Flächen identisch sein.

Kristallklassen

Das kubische Kristallsystem beinhaltet fünf Kristallklassen, die je nach verwendetem Symbolsystem der Kristallographie mit unterschiedlichen Kurzzeichen bezeichnet werden:

Kristallklasse	Schönflies	Hermann-Mauguin	Hermann/Mauguin Kurzsymbol
tetraedrischpentagondodekaedrisch	T
disdodekaedrisch	Th
pentagonikositetraedrisch	O
hexakistetraedrisch	Td
hexakisoktaedrisch	Oh

Körper im kubischen Kristallsystem

Dabei unterscheidet man zwischen:

charakteristischen Formen des kubischen Kristallsystems

• tetraedisches Pentagondodekaeder
• Disdodekaeder
• Pentagonikositetraeder (24 Fünfecke)
• Hexakistetraeder
• Hexakisoktaeder (holoedrisch, 48 Dreiecke)

Flächenformen des kubischen Kristallsystems

• Tetraeder
• Hexaeder
• Oktaeder
• Pentagondodekaeder
• Ikosaeder
• Rhombendodekaeder (12 Rhomben)
• Triakisoktaeder
• Tetrakishexaeder (24 gleichschenklige Dreiecke)
• Deltoidikositetraeder (24 Vierecke)

Ebenfalls kubische Kristallformen sind Mischformen aus den oben angegebenen Flächenformen.

Kubische Kristallstrukturen

Für die Beschreibung der Kristallstruktur eines kristallinen Stoffes ist zusätzlich zum Kristallsystem die Basis, d. h. die konkrete Anordnung von Atomen, Ionen oder Molekülen auf den Gitterplätzen, und deren Symmetrie zu beachten. Im Folgenden sind einige Beispiele aufgeführt.

kubisch primitive Kristallstruktur

Bei einer kubisch-primitiven Struktur befindet sich jeweils an den Ecken der würfelförmigen Elementarzelle ein Atom. Beispiele für eine primitiv-kubische Kristallstruktur sind unter anderem α-Polonium, sowie die Hochdruckmodifikationen von Phosphor und Antimon.

Auch in der chemischen Verbindung Natriumchlorid (NaCl, Kochsalz) lässt sich die kubisch-primitive Form wiederfinden, wenn man sie als Ganzes betrachtet. Dabei wechseln sich die Atome in der Besetzung der Elementar-Würfelecken allerdings ab. Betrachtet man Natrium und Chlor für sich, bilden sie ein kubisch-flächenzentriertes Kristallgitter.

kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur

Beim kubisch-flächenzentrierten Kristallgitter sind acht Atome so angeordnet, dass sie die Ecken eines Würfels bilden. Zusätzlich sind insgesamt sechs weitere Atome mittig auf den Würfelflächen so angeordnet, dass bei Verbindung dieser ein Oktaeder entsteht. In diesem Gitter ist die Raumfüllung ca. 74%.

Das bekannteste Beispiel einer kubisch-flächenzentrierten Kristallstruktur ist das Kochsalz (siehe auch Natriumchlorid-Struktur). Die kleineren Na⁺-Ionen befinden sich dann in den Oktaederlücken des fcc-Gitters aus Cl^--Ionen.

Dabei ist jedes Na⁺-Ion oktaedrisch von sechs Cl^--Ionen umgeben und umgekehrt. Der Natriumchlorid-Strukturtyp kommt bei vielen anorganischen Salzen vor (z.B. MgO, CaO, MgS, LiCl, NaH, AgCl, usw.).

Eine kubisch-flächenzentrierte Kristallstruktur haben bei den Metallen z. B. Aluminium, Blei, γ-Eisen, Gold, Calcium, Strontium, Cer, Iridium, Kupfer, Nickel, Palladium, Platin, Rhodium und Silber.

Auch die Kristallstruktur des Diamants hat ein kubisch-flächenzentriertes Gitter mit einer Basis von zwei identischen Atomen bei [000] und . Diamant, Silizium und Germanium kristallisieren beispielsweise im Diamant-Strukturtyp. Ähnlich zur Diamantstruktur ist die Struktur der Zinkblende (ZnS).

kubisch raumzentrierte Kristallstruktur

Im kubisch raumzentrierten Kristallgitter besitzt jede Kugel statt zwölf Nachbarn, wie in einer dichtesten Kugelpackung, nur acht nächste Nachbarn. Der Raumfüllungsgrad dieser Packung beträgt 68% und somit nur 92% der einer dichtesten Kugelpackung.

Eine kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur haben unter anderem α-Eisen, Caesium, Chrom, Kalium, Molybdän, Niob, Rubidium, Tantal, Vanadium und Wolfram.

Das Atomium in Brüssel soll eine 165-milliardenfache Vergrößerung der kubisch-raumzentrierten Elementarzelle des Eisens darstellen.

Siehe auch

• Mineralogie
• Hexagonales Kristallsystem

Weblinks

• kubisches Kristallsystem
• kubische Kristalle einbeschrieben in einen Hexaeder

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