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WK1 (S) > Kristallstruktur > Flashcards

Kristallstruktur Flashcards

1
Q

Wie unterscheidet sich ein kristalliner Aufbau von einem amorphen Aufbau?

A

Beim kristallinen Aufbau gibt es Nah- und Fernordnung.

Beim amorphen Aufbau hingegen nur Nahordnung

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2
Q

Koordinationszahl(KZ) = ??

Koordinationspolyeder Bsp.:

A

Koordinationszahl (KZ) = Zahl der nächsten Nachbarn
—> für gerichtete und ungerichtete Bindungen

Koordinationspolyeder Bsp.:

  • Dreieck (3KZ)
  • Oktaeder (NaCl) (6KZ)
  • Kubooktaeder (Cu, Al) (12KZ)
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3
Q

Nahordnung =

A

strukturelle Ordnung im Bereich der nächsten Nachbaratome

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4
Q

Nahordnung und amorphe Struktur: ??

Bsp.:

A

Nahordnung und amorphe Struktur:
- strukturelle Ordnung im Bereich der nächsten Nachbaratome
- unregelmäßige Wiederholung der Polyeder
—> Netzwerk, Molekülknäuel, „unterkühlte Schmelze“

Bsp.:

  • Polymere: amorphe Thermoplaste, Duromere, Elastomere
  • Gläser
  • Korngrenzen
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5
Q

amorpher Zustand:

A
  • metastabiler oder instabiler Zustand, der in kristallinen Zustand übergeht
  • Nahordnung vorhanden
    (- Auflösung der Bindung erfolgt im Temperaturbereich(Erweichungs-bereich), der bei Glasübergangstemperatur Tg einsetzt)
    (-Bindungen unters. Intensität durch unters. Atomabstände)
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6
Q

Welche Modelle gibt es zur Beschreibung von Kristallstrukturen ?

Was ist beispielsweise im Schwerpunktmodell erkennbar?

Wie werden Atomschwerpunkte meistens gekennzeichnet?

A

Schwerpunktmodell
Kugelmodell

Gitter, Gitterebenen, Atomabstände erkennbar

—> durch Punkte

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7
Q

Fernordnung = ??

A

räumlich und über größere Bereiche regelmäßige strukturelle Ordnung

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8
Q

Fernordnung und Kristallstruktur: ??

Beispiele ? und diese unterteilt nach ?

A
  • räumlich und über größere Bereiche regelmäßige strukturelle Ordnung (Fernordnung)
  • regelmäßige Wiederholung der Koordinationspolyeder
  • Periodizität der Atome im Raum, dreidimensionales Punktgitter

Beispiele:

  • Atomgitter: Metalle, Keramiken oder Diamant
  • Molekülgitter: Polymere wie teilkristalline Thermoplaste oder Grenzfälle wie Granit
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9
Q

Kristalliner Zustand: ??

A
  • stabiler Zustand
  • Nah- und Fernordnung vorhanden
  • (gleichmäßige Bindung durch regelmäßige Atomabstände)
  • (Auflösung der Bindung erfolgt bei diskreter Temp. Tm: Schmelztemp.)
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10
Q 
Erstarrung Festkörper
—> Graphik Folie 20 
—> x-Achse: ??
—> y-Achse:??
Welcher Vergleich?
A

x-Achse: Temperatur
Y-Achse: Energie, Volumen

Vergleich zwischen Glas(amorph) und Kristall(kristallin)

Glas bei Glasübergangstemperatur Tg(Auflösung der Bindungen) Energie und Volumen steigt steiler an.
Glas —>Tg —> unterkühlte Flüssigkeit/Schmelze —> Flüssigkeit/Schm.

Kristall bei Schmelztemperatur Tm (Auflösung der Bindungen) senkrecht steigt Energie und Volumen an (direkt Kristallisation)
Kristall —> Tm —> Kristallisation

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11
Q

Mit was beschreibt man kristallinen Aufbau?

bzw. Beschreibung der Gitterstrukturen durch dreidimensionales Punktgitter

A

Mit Elementarzelle

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12
Q

Wie werden Atomschwerpunkte oftmals gekennzeichnet?

A

Durch Punkte

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13
Q

Kennzeichnung der Elementarzelle:

A

—> dreidimensionales Koordinatensystem mit den Achsen a, b, c
—> mit den Winkeln Alpha, Beta und Gamma zwischen Achse

—>GITTERKONSTANTEN a0, b0, c0
= Abstände der Atome im Gitter

—> siehe Bild Folie 22

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14
Q

7 unterschiedliche Kombinationen der Gitterparameter
—> 7 Kristallsysteme: ??

—> nicht so wichtige Frage

A
  • kubisch
  • tetragonal
  • orthorhombisch
  • monoklin
  • hexagonal
  • trigonometrische
  • Triklin

—> bzw. Bei Einberechnung aller Translationen
—> 14 Bravaisgitter

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15
Q

Was ist ein Bravaisgitter ?

A

Ein Bravaisgitter ist eine unendliche Anordnung von Punkten, und alle Punkte sind äquivalent, sodass von jedem Punkt aus gesehen die Anordnung identisch ist.

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16
Q

Kristalliner- kubisch

Kubische Bravais-Gitter:
—>  a0 = ?? = ??
—> alpha = ?? = ?? = ?? 
—> Nenne die 3 kubischen Bravais-Gitter 
        Und erkläre den Aufbau (Vorraussetzungen oben ergänzend) 
        \+ jeweils Beispiele
A

—> a0 = b0 = c0 (Abstände gleich)
—> alpha = betha = Gamma = 90 Grad (Winkel alle 90 Grad)

  • kubisch primitiv ( in jeder Ecke (Schwer-)Punkt )
  • kubisch raumzentriert = krz
    —> 8 (Schwer-)punkte in Würfelecken + 1 in Mitte von Würfel
    —> Beispiele: alpha-Fe , Cr, betha-Ti
  • kubisch flächenzentriert = kfz
    —> zusätzlich zu den 8 noch auf jeder Seite in der Mitte einen Punkt
    —> —> darum auch flächenzentriert
    —> Beispiele: Gamma-Fe, Ni,Al

—> siehe Aufbau Folie 25!

17
Q

Kristallsystem - tetragonal

Tetragonal Braivais-Gitter:
—> a0 = ?? …
—> alpha = ?? …

Nenne die 3 tetragonalen Bravais-Gitter.
+ Aufbau und Beispiele

A

—> a0 = b0 =! c0
—> alpha = betha = Gamma = 90 Grad

  • tetragonal primitiv
    —> in jeder Ecke (Schwer-)Punkt, allerdings Gitterkonstante c0 länger
  • tetragonal raumzentriert = trz
    —> mit (Schwer)Punkt in Mitte der Elementarzelle und c0 länger
    —> Beispiel: Martensit
18
Q

Hexagonales Bravais-Gitter (hdp)

A0 = b0 =! c0 
Alpha = betha = 120 Grad
Gamma = 90 Grad

—> oder a01 = a02 = a03 =! c0

—> Beispiele:

A

—> Beispiele: Ti, Mg, Zn, Cd

19
Q

Die wichtigsten Gitter und Packungen sind ?

A
  • hdp (hexagonal dichte Packung)
  • kubisch dichte Packung = kubisch flächenzentriert (kfz)
  • krz = kubisch raumzentriertes Gitter
    —> nicht dichtgepackt
20
Q

Primitive und dichte Kugelpackung.

A

Siehe Folie 35

21
Q

Stapelfolge hdp:

Stapelfolge kfz:

A

Stapelfolge hdp: Lagen A und B —> ABABABA…

Stapelfolge kfz: Lagen A,B und C —> ABCABCA…

22
Q

hdp = ??
Anzahl der Atome pro Elementarzelle: ??
Koordinationszahl: ?? (Packungsdichte ?? %)

Wie viele dichtest besetzte Ebenen (DBE) ?
Wie viele dichtest besetzten Richtungen (DBR)?

A

hdp = hexagonal dicht gepacktes Gitter
Anzahl der Atome pro Elementarzelle: 6
Koordinatenzahl: 12 (Packungsdichte 74 %)

1 dichtest besetzte Ebene (DBE)
Mit
3 dichtest besetzte Richtungen (DBR)

Beispiele: Mg, Ti, Zn

23
Q

krz = ??
Anzahl der Atome pro Elementarzelle: ??
Koordinationszahl: ? (Packungsdichte ??%)

Wie viele dichtest besetzte Ebenen (DBE) ?
Wie viele dichtest besetzten Richtungen (DBR)?

A

krz = kubisch flächenzentriertes Gitter
Anzahl Atome pro Elementarzelle: 4
Koordinationszahl: 12 (Packungsdichte 74%)

4 dichtest besetzte Ebenen (DBE)
mit je
3 dichtest besetzten Richtungen(DBR)

Beispiele: Au, Cu, Al

—> Folie 46

24
Q

krz = ??
Anzahl Atome pro Elementarzelle: ??
Koordinationszahl: ?? (Packungsdichte ??%)

Wie viele besetzte Ebenen (DBE)
Mit je
Wie vielen dichtest besetzten Richtungen (DBR)

A

krz = kubisch raumzentriertes Gitter

Anzahl der Atome pro Elementarzelle: 2
Koordinationszahl: 8 (Packungsdichte 68%)
—> nicht dichtgepackt

6 dichtest besetzte Ebenen (DBE)
Mit je
2 dichtest besetzten Richtungen(DBR)

Bsp.: alpha-Fe, W, Cr

—> Folie 47

25
Q

Die meisten Metalle kristallisieren in 3 Packungsarten: ??

Nenne die Eigenschaften.

A

kfz:
- „Goldstruktur“
- dicht gepackt (Folge ABCABC…)
- kubisches Bravaisgitter
- Werkstoffe mit kfz Gittern lassen sich am besten plastisch verformen

krz:

  • „Wolframstruktur“
  • nicht dicht gepackt
  • kubisches Braivais-Gitter
  • Werkstoffe mit krz Gittern sind nicht so gut plastisch verformbar wie Werkstoffe mit kfz Gittern

hdp

  • „Magnesiumstruktur“
  • dicht gepackt(Folge ABAB..)
  • gehört zum hexagonalen Kristallsystem, ist aber kein Braivais-Gitter
  • Werkstoffe mit hdp Gittern sind am schlechtesten verformbar
26
Q

Millersche Indizes

—> perfekt erklärt in YouTube-Video:
Miller-Indizes Werkstoffkunde (StudyHelpTV)

A

Auch mit guten Beispielen zum nachüben!

27
Q

Millersche Indizes

—> Eindeutige Bezeichnung von Kristallflächen bzw. Ebenen im
Kristallgitter

Punkt: ???
Kristallographische Richtung (oder Kristallrichtung, Gittervektor): ??

Kristallographische Ebene(oder Kristall-,Gitter-,Netzebenen): ??

A

Punkt:
—> z.B. def —> Punkt mit Koordinaten d e f

Kristallrichtung:
[abc] —> Vektor mit 3 Richtungsindizes, läuft durch den Ursprung
—> Gesamtheit aller symmetriebedingt äquivalenter Kristall-
richtungen

Kristallebene:
(hkl) —> spezifische Ebene oder spezifischer Ebenenschar
{hkl} —> Gesamheit aller symmetriebedingt äquivalenter Ebenenscharen

28
Q

Millersche Indizes
—> Kristallrichtung

  • Läuft durch den ??
  • Projektion auf die Achsen ??
  • Länge der Projektion: wie?
    Weitere Vorgehensweise ?
A
  • läuft durch den Ursprung
  • Projektion auf die Achsen a,b,c
  • Länge der Projektion bezüglich a0,b0,c0
    —> mit Bild auf Folie 30 verständlich ( 1/2 1 0)
    —> sprich 1/2 in a Richtung, 1 in b und 0 in c !
    —> Millersche Indizes ergeben sich aus den kleinsten ganzzahlige
    Vielfachen der reziproken Werte: 1 2 0
    —> dann in Vektordarstellung: [1 2 0]
29
Q

Millersche Indizes
—> Kristallebene
—> Auswahl einer Ebene, die nicht ??
—> weitere Vorgehensweise: ??

A

—> Schnittpunkte der Ebene mit den Achsen a,b und c
bestimmen, Werte bezüglich a0, b0, c0: 1 unendlich unendlich
(—> aus Bsp. Folie 32 —> schneidet b0 und c0 nicht, darum unendlich)
—> Kehrwert bilden 1/1 1/unendlich 1/unendlich
—> Reziproker Wert also: 1 0 0
—> ganzzahliger Wert notwendig (ggf. Multiplikation)

—> Ebenendarstellung (100)
—> bezeichnet spezifische Ebene oder spezifische Ebebenschar

—> beachte, dass es auch sein kann, dass man eine Ebenendarstellung
bekommt und man muss zurück berechnen wo diese a0, b0,
c0 schneiden!
(Im Video:Miller Indizes Werkstoffkunde StudyHelp auch erklärt)

30
Q

Millersche Indizes

Gesamtheit aller symmetriebedingt äquivalenter Kristallrichtungen.

Bsp. kubisches System: ??

A

<100> ist die Summe [100],[010],[001],[-100],[0-10],[00-1]

—> Achtung -1 wird normal mit Strich auf 1 dargestellt!(Folie 32)

31
Q

Millersche Indizes

{hkl} = ??

Beispiel kubisches System: ??

A

= Gesamtheit aller symmetriebedingt äquivalenter Ebenenscharen

{100} ist die Summe (100),(010),(001),(-100),(0-10),(00-1)
—> -1 muss als Strich über eins dargestellt werden

—> Ebenen im kubischen Kristallgitter siehe Folie 33

32
Q

Welche Indizes werden für hexagonale Systeme angewendet?

Hier lautet die Ebenenbezeichnung: ??

A

Bravais-Miller-Indizes

(Wobei sich durch den Aufbau des Koordinatensystems ergibt, dass
h + k + i = 0
Da i damit durch h und k festgelegt ist (i = -h - k) wird häufig auch (hk.l) verwendet)

WK1 (S) (8 decks)

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