Eine Gitterkonstante beschreibt den Abstand zwischen benachbarten Elementarzellen in einer Kristallstruktur. Die Einheitszellen oder Bausteine des Kristalls sind dreidimensional und haben drei lineare Konstanten, die die Zelldimensionen beschreiben. Die Abmessungen der Elementarzelle werden durch die Anzahl der in jede Zelle gepackten Atome und durch die Anordnung der Atome bestimmt. Es wird ein Hartkugelmodell angewendet, mit dem Sie Atome in den Zellen als feste Kugeln darstellen können. Bei kubischen Kristallsystemen sind alle drei linearen Parameter identisch, sodass eine einzelne Gitterkonstante zur Beschreibung einer kubischen Elementarzelle verwendet wird.
Identifizieren Sie das Raumgitter des kubischen Kristallsystems anhand der Anordnung der Atome in der Elementarzelle. Das Raumgitter kann einfach kubisch (SC) mit Atomen sein, die nur an den Ecken der kubischen Einheitszelle positioniert sind, flächenzentriert kubisch (FCC) mit Atomen, die ebenfalls in jeder Einheitszellenfläche zentriert sind, oder raumzentriert kubisch (BCC) mit einem Atom in der Mitte der kubischen Einheitszelle enthalten. Beispielsweise kristallisiert Kupfer in einer FCC-Struktur, während Eisen in einer BCC-Struktur kristallisiert. Polonium ist ein Beispiel für ein Metall, das in einer SC-Struktur kristallisiert.
Bestimmen Sie den Atomradius (r) der Atome in der Elementarzelle. Ein Periodensystem ist eine geeignete Quelle für Atomradien. Beispielsweise beträgt der Atomradius von Polonium 0,167 nm. Der Atomradius von Kupfer beträgt 0,128 nm, während der von Eisen 0,124 nm beträgt.
Berechnen Sie die Gitterkonstante a der kubischen Einheitszelle. Wenn das Raumgitter SC ist, ist die Gitterkonstante durch die Formel a = gegeben. Beispielsweise beträgt die Gitterkonstante des SC-kristallisierten Poloniums 0,334 nm. Wenn das Raumgitter FCC ist, wird die Gitterkonstante durch die Formel angegeben, und wenn das Raumgitter BCC ist, wird die Gitterkonstante durch die Formel a = angegeben.