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Natriumchlorid-Struktur
Die Natriumchlorid-Struktur (Kochsalzstruktur) bzw. der Natriumchloridtyp ist einer der Strukturtypen der Kristallographie. Ihr Prototyp ist die …
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Bedeutung und Vertreter
Die Natriumchlorid-Struktur, auch Kochsalzstruktur oder Natriumchloridtyp genannt, ist ein wichtiger Strukturtyp der Kristallographie. Ihr Prototyp ist die Kristallstruktur von Natriumchlorid (NaCl), also Kochsalz beziehungsweise Halit. Sie gehört zur Raumgruppe Fm3m mit der Nummer 225. Das Pearson-Symbol lautet cF8, die Strukturbericht-Bezeichnung B1.
Dieser Strukturtyp kommt bei vielen Salzen vor. Beispiele sind Lithiumchlorid (LiCl), Kaliumchlorid (KCl, Sylvin) und die meisten Erdalkalioxide wie Magnesiumoxid (MgO). Nicht alle chemisch ähnlichen Stoffe bilden diese Struktur: Zu den Ausnahmen gehören die Caesiumhalogenide mit Ausnahme von Caesiumfluorid sowie Berylliumoxid (BeO).
Räumliche Anordnung der Ionen
Die Elementarzelle, also die kleinste sich regelmäßig wiederholende Einheit des Kristalls, entspricht einem Würfel. Entlang der x-, y- und z-Achse wechseln sich Natriumionen und Chloridionen jeweils ab.
Jedes Natriumion Na⁺ ist von sechs Chloridionen Cl⁻ umgeben. Diese sechs Nachbarn bilden eine oktaedrische Umgebung, das heißt, sie liegen an den Ecken eines Oktaeders. Umgekehrt ist auch jedes Chloridion von sechs Natriumionen oktaedrisch umgeben. Beide Ionensorten besitzen somit die Koordinationszahl 6.
Die Struktur lässt sich außerdem als kubisch dichteste Kugelpackung der größeren Anionen beschreiben, auf Englisch „cubic closest packed“ (ccp). In dieser dicht gepackten Anordnung besetzen die kleineren Kationen die Oktaederlücken, also die Zwischenräume mit oktaedrischer Umgebung.
Gitter und Basis
Der Natriumchloridtyp wird durch ein kubisch flächenzentriertes Gitter (fcc) als Punkt- beziehungsweise Translationsgitter beschrieben. Als Gittervektoren dienen die kanonischen Einheitsvektoren êₓ, êᵧ und ê_z. Der Gitterparameter a bezeichnet dabei den Abstand zweier gleichartiger Atome beziehungsweise Ionen.
Zu jedem Gitterpunkt gehört eine Basis aus zwei Ionen:
• Na⁺ liegt bei dem Ortsvektor 0 und damit auf den Gitterpunkten des fcc-Gitters.
• Cl⁻ liegt bei (a/2)(êₓ + êᵧ + ê_z), also im Zentrum der fcc-Einheitszelle mit der Kantenlänge a.
Bei anderen Stoffen des Natriumchloridtyps ändert sich lediglich die Art der Ionen, die diese Gitterplätze einnehmen. Dabei können die Ionen unterschiedliche Radien besitzen. Das Verhältnis der Ionenradien ist ein wichtiges Kriterium dafür, ob sich die Natriumchlorid-Struktur ausbildet.
Gitterparameter von Natriumchlorid
Bei Natriumchlorid beträgt der Gitterparameter bei Zimmertemperatur ungefähr 0,564 nm beziehungsweise 5,64 Å. Auch NaCl-Kristalle, die auf der Internationalen Raumstation ISS unter Mikrogravitation gewachsen sind, besitzen dieselbe Kristallstruktur und identische Gitterparameter.