Kubisch primitives GitterDas kubisch primitive Gitter, auch bekannt unter der Abkürzung SC für “simple cubic”, zeigt an jeder Ecke der würfelförmigen Zelle ein Atom auf. Insgesamt sind es also 8 Atome. Kubisch Primitive Gitter kommen nicht direkt in Metallen vor, können aber in Legierungselementen vorhanden sein. Die einzige Ausnahme bildet das Alpha Polonium (α-Polonium), ein radioaktives Metall, dessen Atome an jeder Ecke des Würfels sitzen. Primitive Gitter können außerdem in Hochdruckmodifikationen von Phosphor und Antimon nachgewiesen werden. Show
Kubisch raumzentriertes GitterNeben den 8 Eckatomen besitzt das kubisch raumzentrierte Gitter ein zusätzliches Atom in der Mitte der Zelle. Das bedeutet, dass das raumzentrierte Gitter 9 Atome anstelle von 8 aufweist. Metalle, die eine solche Struktur aufweisen sind unter anderem Chrom, Molybdän und α-Eisen, auch bekannt als Ferrit. Das raumzentrierte Gitter kann geformt werden, indem ein primitives Gitter in ein anderes fällt. Ein Eckatom fungiert dann als das zusätzliche Atom in der Mitte des anderen Gitters, welches charakteristisch für das raumzentrierte Gitter ist. Kubisch flächenzentriertes GitterWie der Name schon verrät, befindet sich im kubisch flächenzentrierten Gitter jeweils ein zusätzliches Atom auf jeder Seitenfläche des Würfels. Daraus folgt, dass insgesamt 14 Atome in einer Elementarzelle vorhanden sind (8 Eckatome + 6 Flächenatome). Aluminium, Gold, Nickel, Kupfer, Platin und γ-Eisen, auch bekannt als Austenit, sind die bekanntesten Metalle, die ein kubisch flächenzentriertes Gitter aufweisen. Die Struktur kann ebenfalls mittels primitiver Gitter hervorgerufen werden. Drei SC (simple cube) fügen sich an ein viertes SC, sodass deren Eckatome als Flächenatome im vierten SC fungieren. Kubische Kristallsysteme von StahlBei Stahl bestehen die drei bekanntesten Kristallstrukturen aus:
Kubisch-raumzentriertes GitterEine Abwandlung des kubisch-primitiven Gitters ist das sogenannte kubisch-raumzentrierten Gitter (krz). In dieser Gitterstruktur liegen die einzelnen Atomebenen in den Lücken der jeweils darunter liegenden Ebene. Wie beim kubisch-primitiven Gitter hat auch dabei die Elementarzelle die Grundform eines Würfels (Kubus). Zusätzlich zu den Eckatomen, die jeweils in den Ecken der würfelförmigen Elementarzelle sitzen, befindet sich nun ein weiteres Atom zentriert in der Raummitte [fahre hierzu mit der Maus über die Abbildung]. Diese Atombelegung der Elementarzelle ist Namensgeber des kubisch-raumzentrierten Gitters.  Abbildung: Kubisch-raumzentriertes Gitter Typische Vertreter solcher kubisch-raumzentrierten Strukturen sind unter anderem die Metalle Eisen, Chrom, Molybdän, Vanadium und Wolfram. Video: Aufbau des kubisch-raumzentrierten Gitters Abbildung: kubisch-raumzentrierte Elementarzelle Im kubisch-raumzentrierten Gitter steht ein Atom in unmittelbarem Kontakt zu acht umgebenden Atome. Man bezeichnet diese Anzahl an direkten Nachbaratomen auch als Koordinationszahl. Die Koordinationszahl im krz-Gitter beträgt folglich 8. Im einfachen kubischen Gitter kommt man hingegen auf eine Koordinationszahl von 6. Für die Darstellung von Elementarzellen ist es sinnvoll die Atome verkleinert zu zeichnen, auch wenn sich diese in Wirklichkeit "berühren". Um die räumliche Anordnung der Atome zu verdeutlichen, ist es ferner üblich die Grundform der Elementarzelle durch Striche anzudeuten. Diese Striche stellen keine Bindungskräfte dar! Werden die Atome realistischer Weise als sich berührende Kugeln betrachtet, so kann auf diese Weise die sogenannte Packungsdichte eines Gitters ermittelt werden. Diese gibt an, wie viel Prozent der Elementarzelle mit Atome ausgefüllt ist. Für das kubisch-raumzentrierte Gitter lässt sich auf diese Weise eine Packungsdichte von 0,68 ermitteln. Dies bedeutet, dass 68 % des gesamten Gittervolumens (bzw. der Elementarzelle) mit Atomen besetzt sind. Die restlichen 32 % entfallen auf die "Lücken" zwischen den Atomen. Die Herleitung dieser Packungsdichte ist im nächsten Kapitel gezeigt. Wie viele Atome gehören zum kubisch flächenzentrierten Gitter?Beim kubisch flächenzentrierten Kristallgitter (kfz, auch fcc für face centered cubic; ebenfalls "kubisch dichteste Packung"="ccp"="cubic closed package" genannt) sind acht Atome so angeordnet, dass sie die Ecken eines Würfels bilden.
Wie viele Atome in einer Elementarzelle?Der kleinste Strukturausschnitt (Elementarzelle) ist ein Würfel mit Atomen auf allen acht Ecken (8/8 = 1 Atom) sowie im Zentrum (1/1 = 1 Atom) (Grafik).
Wie viele Kugeln enthält eine kubisch flächenzentrierte Struktur?In einer kubisch flächenzentrierten Packung (englisch: fcc, face centered cubic) besetzen 8 Kugeln die Ecken einer kubischen Elementarzelle und füllen sie mit 1/8 ihres Kugelvolumens. Zusätzlich befinden sich auf der Mitte der 6 Flächen eine Kugel, welche 1/2 ihres Volumens in die Elementarzelle hinzufüllt.
Wie viele Atome in kfz?Typische Metalle mit einer kubisch-flächenzentrierten Struktur sind Aluminium, Blei, Kupfer und Nickel. Wie bereits im hdp-Gitter so besitzt auch ein Atom im kfz-Gitter unmittelbar 12 Nachbaratome. Die Koordinationszahl beträgt somit ebenfalls 12.
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Wie viele Atome gehören zu einer Elementarzelle im kubisch raumzentrierten Gitter?
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