Kubisches Gitter

Ein kubisches Gitter ist in der Festkörperphysik, der Kristallographie oder in verwandten Naturwissenschaften die Bezeichnung für einen bestimmten Kristall-Aufbau eines Festkörpers.

Im kubischen Gitter befinden sich die den Kristall bildenden Atome, Ionen oder Moleküle (im folgenden "Bausteine" genannt) jeweils in den Ecken von gedachten Elementar-Würfeln.

Symmetrien

Kubische Gitter besitzen zahlreiche Symmetrien, unter anderem:

• Translationssymmetrie entlang der Kanten, Flächendiagonalen und Raumdiagonalen; das bedeutet: ein Verschieben in diesen Richtungen erzeugt wieder ein identisches Gitter.
• Rotationssymmetrien um die Mittelachse (vierzählig) und um die Raumdiagonale (dreizählig); das bedeutet: ein Drehen um diese Achsen um einen Viertel- bzw. Drittelkreis erzeugt wieder ein identisches Gitter.
• Spiegelsymmetrien.

Spezialfälle

Primitiv-Kubisches Gitter

Im primitiven kubischen Gitter (auch simple cubic) befinden sich die Gitterpunkte an den Würfelecken.

Die Raumerfüllung beträgt bei gleich großen, sich berührenden Kugeln auf den Gitterplätzen ca. 52%.

Kubisch-Flächenzentriertes Gitter

Im kubisch-flächenzentrierten Gitter (kfz, auch fcc für face centered cubic) befinden sich zusätzliche Gitterpunkte in den jeweiligen Flächenmitten der Würfelflächen.

Die Raumerfüllung beträgt ca. 74%. Dies entspricht damit einer dichtesten Kugelpackung, daher findet man auch die Bezeichnung kubisch-dichteste Packung.

Kubisch-Raumzentriertes Gitter

Im kubisch-raumzentrierten Gitter (krz, auch bcc für body centered cubic) befinden sich zusätzlich Gitterpunkte in der Mitte des Würfelvolumens.

Die Raumerfüllung beträgt ca. 68%. Sie misst damit nur 92% des kubisch-flächenzentrierten Gitters.

Beispiele

• Ein Beispiel für ein primitiv-kubisches Gitter ist Cäsium-Chlorid (CsCl). Das Kristallgitter besteht aus zwei ineinander gestellten primitiv-kubischen Gittern, jeweils komplett aus Cäsium- bzw. Chlor-Ionen. Dabei befindet sich ein Chlor-Ion im Zentrum der Cäsium-Einheitszelle und umgekehrt.

• Das bekannteste Beispiel eines kubisch-flächenzentrierten Gitters ist der Kristall des Kochsalzes, in dessen Elementar-Würfelecken abwechselnd ein Na⁺-Ion und ein Cl^--Ion sitzen. Eine kubisch-flächenzentrierte Kristallstruktur haben auch Aluminium, Blei, γ-Eisen, Gold, Iridium, Kupfer, Nickel, Palladium, Platin, Rhodium und Silber. Auch das Diamantgitter ist ein kubisch-flächenzentriertes Gitter mit einer Basis von zwei identischen Atomen bei (000) und ._ Diamant, Silizium und Germanium kristallisieren beispielsweise im Diamantgitter.

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

Siehe auch: Kubisches Kristallsystem