Kristallgitter. Lexikon Pharmatechnologie - prozesstechnik online

Lexikon Pharmatechnologie

Kristallgitter

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Systematische Anordnung von als punktförmig aufgefassten Atomen, Ionen oder Molekülen in einem Kristall. Nach Art der chemische Bindung zwischen den Atomen / Ionen / Molekülen erfolgt die Unterscheidung in Ionengitter, Atom- oder Valenzgitter, Molekülgitter und Metallgitter.

Bei der Abkühlung der (atomar ungeordneten = ideal gemischten) Schmelze einer austenitischen Edelstahllegierung und bei Beginn der Erstarrung in den Festzustand erfolgt aus thermodynamischer Sicht im Rahmen der Kristallisation ein Ordnungsvorgang, der an unendlich vielen Positionen in der Schmelze praktisch gleichzeitig startet. Dieser Ordnungsvorgang in kubisch-flächenzentriert (kfz) oder kubisch-raumzentriert (krz) ist energetisch, wie aus der Sicht der Entropie, physikalisch exakt fass- und berechenbar. Kristallisationswärmeenergie wird schlagartig frei; die Entropie wird schlagartig reduziert. Die innere Energie und die Entropie des Systems werden gleichzeitig reduziert. Dabei bildet sich nun von unendlich vielen Positionen in der Schmelze aus in dreidimensional-periodischer Anordnung ein Raumgitter von Metallatomen aus. Aufgrund der Vielzahl von Positionen bildet sich eine entsprechende Vielzahl von Körnern (bestehend aus Kristallen), die ordnungsspezifisch unterschiedlich gerichtet sind, richtungsmäßig nicht völlig zusammenpassen und deshalb durch Korngrenzen (= Gitterfehler) getrennt werden.

Die geordnete Positionierung der Atome nach dem Raumgitterprinzip ist nicht absolut starr. Die Atome schwingen infolge des Wärmeinhalts um ihre Bewegungszentren, die Gitterpunkte. Bei Reduzierung der Temperatur Richtung 0 Kelvin streben auch die Bewegungen gegen 0, das Gebilde wird absolut bewegungsunfähig und spröde.

Bei Erhöhung der Temperatur (Zufuhr äußerer Energie zum System) werden die Schwingungsbewegungen intensiver, bis die zusammenhaltenden Gitterkräfte (Tab. K 8) schließlich überwunden, die Plätze verlassen werden und die Kristalle wieder schmelzen.

Die genannten Raumgittermodelle sind wie folgt zu unterteilen (Gittertypen):

  • Koordinationsgitter (Metalle und Metalllegierungen),

  • Schichtengitter (Graphit),

  • Kettengitter (Cu-II-Chlorid).

Tab. K 8: In verschiedenen Gittertypen wirkende Gitterkräfte.
Gittertyp Gitterbaustein Gitterkraft Beispiel
Ionengitter Ionen Coulomb-Kräfte NaCl
Molekülgitter Moleküle Van-der-Waals-Kräfte Zucker
Atomgitter Atome Atombindung Diamant
Metallgitter Metallionen Bindungskräfte d. Metallionen Edelstahllegierung
Edelgasgitter Atome Van-der-Waals-Kräfte Helium
Tab. K 8: In verschiedenen Gittertypen wirkende Gitterkräfte.
Gittertyp Gitterbaustein Gitterkraft Beispiel
Ionengitter Ionen Coulomb-Kräfte NaCl
Molekülgitter Moleküle Van-der-Waals-Kräfte Zucker
Atomgitter Atome Atombindung Diamant
Metallgitter Metallionen Bindungskräfte d. Metallionen Edelstahllegierung
Edelgasgitter Atome Van-der-Waals-Kräfte Helium

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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