Natriumchlorid-Struktur

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Natriumchlorid-Struktur

Die für viele Salze typische Kristallstruktur von Natriumchlorid (Kochsalz, Halit) ist Prototyp für die Natriumchlorid-Struktur (Kochsalzstruktur) bzw. den Natriumchloridtyp. Beispiele für Vertreter dieses Strukturtyps sind neben Natriumchlorid selbst Lithiumchlorid (LiCl) und Kaliumchlorid (KCl, Sylvin), aber auch die meisten Erdalkalioxide, wie MgO. Ausnahmen, die nicht dem Natriumchloridtyp entsprechen, sind unter anderem Caesiumhalogenide (bis auf Caesiumfluorid) und Berylliumoxid (BeO).

Nimmt man die drei Raumachsen eines Würfels, der der Elementarzelle entspricht, so sind jeweils Natrium- und Chloridionen abwechselnd entlang der x-, y- und z-Achse angeordnet. Jedes Natriumion ist damit oktaedrisch von sechs Chloridionen und umgekehrt jedes Chloridion oktaedrisch von sechs Natriumionen in Form eines Oktaeders umgeben.

Allgemein wird eine Kristallstruktur eindeutig durch ein Translationsgitter und eine Basis beschrieben. Hier bildet das kubisch flächenzentrierte Gitter (fcc) das Punktgitter mit den kanonischen Einheitsvektoren ($ \hat{e}_{x} $, $ \hat{e}_{y} $, $ \hat{e}_{z} $) als Gittervektoren und $ a $ als Gitterparameter. Jeder Gitterpunkt ist mit folgender Basis besetzt:

  • Na+ bei $ \vec 0 $, also auf den Gitterpunkten des fcc-Gitters
  • Cl bei $ \frac{a}{2}\left(\hat{e}_{x}+\hat{e}_{y}+\hat{e}_{z}\right) $, also im Zentrum der fcc-Einheitszelle mit Kantenlänge $ a $

Bei anderen Stoffen unterscheidet sich lediglich die Art der Ionen auf den entsprechenden Gitterplätzen, wobei dabei auch unterschiedliche Ionenradien auftreten. Das Verhältnis dieser Ionenradien ist dabei ein wichtiges Kriterium zur Herausbildung eines Natriumchloridtyps. Man kann die Natriumchlorid-Struktur auch als kubisch dichteste Kugelpackung (engl. cubic closest packed (ccp)) der größeren Anionen ansehen, in der die kleineren Kationen die Oktaederlücken besetzen.

Die Gitterkonstante der Natriumchlorid-Elementarzelle beträgt bei Zimmertemperatur ungefähr 0,564 nm (5,64 Å). NaCl-Kristalle, die in der ISS unter Mikrogravitation gewachsen sind, haben dieselbe Kristallstruktur mit identischen Gitterkonstanten.[1]

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Pietro Fontana, Jürg Schefer, Donald Pettit: Characterization of sodium chloride crystals grown in microgravity. In: Journal of Crystal Growth. Band 324, 2011, S. 207–211, doi:10.1016/j.jcrysgro.2011.04.001.

Literatur

  • A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 91.–100., verbesserte und stark erweiterte Auflage. de Gruyter, Berlin 1985, ISBN 3-11-007511-3Vorlage:Holleman-Wiberg/Startseite fehlt.
  • Pietro Fontana, Die Vielfalt der Salzkristalle. Solothurn 2013, ISBN 978-3-033-04031-1