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Was ist eine Einheitszelle?
Die Struktur eines Kristalls besteht aus einem sich wiederholenden Element in drei Dimensionen. Dieses wiederholte Element wird als Elementarzelle bezeichnet. Es ist der Baustein der Kristallstruktur. Daher kann eine Elementarzelle durch das Gitter (Menge von identischen Punkten) beschrieben werden. Mit anderen Worten, eine Elementarzelle ist der kleinste dreidimensionale Teil eines vollständigen Raumgitters, das, wenn es immer wieder in verschiedene Richtungen wiederholt wird, das vollständige Raumgitter ergibt.
In drei Dimensionen ist die Elementarzelle ein beliebiges Parallelepiped, dessen Scheitel Gitterpunkte sind, während in zwei Dimensionen die Elementarzelle ein beliebiges Parallelogramm ist, dessen Scheitel Gitterpunkte sind. Es gibt zwei Arten von Einheitszelle: Primitive und nicht – primitive Zelle . Primitive Elementarzellen enthalten nur einen Gitterpunkt, der sich aus den Gitterpunkten an jeder der Ecken zusammensetzt. Nicht-primitive Elementarzellen enthalten zusätzliche Gitterpunkte, entweder auf einer Fläche der Elementarzelle oder innerhalb der Elementarzelle und haben somit mehr als einen Gitterpunkt pro Elementarzelle.
Die gebräuchlichsten Typen von Elementarzellen sind die primitiven (P) Elementarzellen mit einem Gitterpunkt pro Elementarzelle; die flächenzentrierte (F) Elementarzelle mit zusätzlichen Gitterpunkten in der Mitte jeder Fläche und vier Gitterpunkten pro Elementarzelle; und die körperzentrierte (I) Elementarzelle mit einem Gitterpunkt in der Mitte der Elementarzelle und zwei Gitterpunkten pro Elementarzelle. Andere Zelltypen sind die C-flächenzentrierte Elementarzelle und die rhomboedrische Elementarzelle.
Was Sie über Einheitszellen wissen müssen
- Elementarzelle ist die kleinste Gruppe von Atomen, die die Gesamtsymmetrie eines Kristalls hat und aus der das gesamte Gitter durch Wiederholung in drei Dimensionen aufgebaut werden kann.
- In drei Dimensionen ist die Elementarzelle ein beliebiges Parallelepiped, dessen Scheitel Gitterpunkte sind.
- In zwei Dimensionen ist die Elementarzelle jedes Parallelogramm, dessen Scheitel Gitterpunkte sind.
- Die Elementarzelle hat eine parallelepipedische Geometrie.
- Elementarzelle ist eine dreidimensionale Struktur.
Was ist eine primitive Zelle?
Eine primitive Zelle ist die kleinstmögliche Elementarzelle eines Gitters, die Gitterpunkte nur an jedem ihrer acht Eckpunkte hat. Mit anderen Worten, eine primitive Zelle ist eine Zelle mit minimalem Volumen, die einem einzelnen Gitterpunkt einer Struktur mit Translationssymmetrie in 2 Dimensionen, 3 Dimensionen oder anderen Dimensionen entspricht.
Für jede Kristallstruktur gibt es eine konventionelle Elementarzelle, die normalerweise so gewählt wird, dass das resultierende Gitter so symmetrisch wie möglich ist. Die konventionelle Elementarzelle ist jedoch nicht immer die kleinstmögliche Wahl. Eine primitive Elementarzelle einer bestimmten Kristallstruktur ist die kleinstmögliche Einheit, die man so konstruieren kann, dass sie, wenn sie gekachelt ist, den Raum vollständig ausfüllt.
Was Sie über primitive Zellen wissen müssen
- Eine primitive Zelle ist die kleinstmögliche Elementarzelle eines Gitters, die Gitterpunkte nur an jedem ihrer acht Eckpunkte hat.
- Primitive Elementarzellen enthalten nur einen Gitterpunkt, der sich aus den Gitterpunkten an jeder der Ecken zusammensetzt.
- 2D-Primitive hat Parallelogramm-Geometrie, während 3D-Primitive-Zelle eine Parallelepiped-Geometrie hat.
- Die primitive Zelle kann eine zwei- oder dreidimensionale Struktur sein.
- Es ist oft der Fall, dass eine primitive Elementarzelle die Symmetrie der Kristallstruktur nicht widerspiegelt.
Unterschied zwischen Elementarzelle und primitiver Zelle in Tabellenform
| VERGLEICHSGRUNDLAGE | EINHEITSZELLE | PRIMITIVE ZELLE |
| Beschreibung | Elementarzelle ist die kleinste Gruppe von Atomen, die die Gesamtsymmetrie eines Kristalls hat und aus der das gesamte Gitter durch Wiederholung in drei Dimensionen aufgebaut werden kann. | Eine primitive Zelle ist die kleinstmögliche Elementarzelle eines Gitters, die Gitterpunkte nur an jedem ihrer acht Eckpunkte hat. |
| Gitterpunkte | Die Elementarzelle ist ein sich wiederholender Teil der Kristallstruktur und hat daher mehrere Gitterpunkte. | Primitive Elementarzellen enthalten nur einen Gitterpunkt, der sich aus den Gitterpunkten an jeder der Ecken zusammensetzt. |
| Abmessungen | Elementarzelle ist eine dreidimensionale Struktur. | Die primitive Zelle kann eine zwei- oder dreidimensionale Struktur sein. |
| Geometrie | Die Elementarzelle hat eine parallelepipedische Geometrie. | 2D-Primitive hat Parallelogramm-Geometrie, während 3D-Primitive-Zelle eine Parallelepiped-Geometrie hat. |
Fazit
Ein Kristallgitter bezeichnet die periodische Struktur eines Kristalls. Die Elementarzelle ist ein sich wiederholender Teil der Kristallstruktur. Sie können sich das Kristallgitter so vorstellen, dass es aus mehreren übereinander gestapelten Elementarzellen besteht. Eine Elementarzelle ist eine Möglichkeit, die Struktur des Kristalls zu beschreiben.
Das Gitter bezieht sich auf die Menge aller Gitterpunkte, die typischerweise unendlich ist, aber die Elementarzelle ist auf ein bestimmtes Volumen mit einer diskreten Anzahl von Punkten beschränkt.