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Elementarzellen von Metallen in 3D – kubisch-primitiv, krz, kfz und hdP

ChemieChemische BindungAlter 17–18

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Ein drehbares 3D-Modell einer Elementarzelle: kubisch-primitiv, kubisch-raumzentriert, kubisch-flächenzentriert und hexagonal dichteste Packung. Die geschnittene Ansicht und die Explosionsansicht zeigen, welcher Anteil jedes Atoms in der Zelle liegt (Ecke 1/8, Fläche 1/2, Inneres 1; hexagonale Ecke 1/6), und eine Zähltabelle liefert die Zahl der Atome pro Zelle Z, die Koordinationszahl, den Zusammenhang zwischen Kantenlänge a und Atomradius r, die Packungsdichte und die Dichte von Beispielmetallen (Po, Na, Fe, W, Cu, Al, Au, Mg, Zn, Ti…).

Lektion: Kristallstrukturen der Metalle: kubisch-primitive, kubisch-raumzentrierte, kubisch-flächenzentrierte und hexagonal dichteste Kugelpackung; Atome pro Elementarzelle, Koordinationszahl, Packungsdichte

Was sie zeigt

Die Elementarzelle ist der kleinste sich wiederholende Baustein eines Kristalls. Atome auf Ecken, Kanten und Flächen teilt sie mit Nachbarzellen, sodass nur 1/8, 1/4 oder 1/2 jedes Atoms zur Zelle gehört, an der Ecke einer hexagonalen Zelle 1/6. Dieses 3D-Modell schneidet die Atome an den Zellwänden ab oder zieht die Stücke auseinander, damit Sie zählen können: kubisch-primitiv 1, krz 2, kfz 4 und hexagonal dichteste Packung 6 Atome pro Zelle. Es zeigt, wo sich die Atome berühren, verknüpft die Kantenlänge a mit dem Radius r und berechnet aus gemessenen Gitterkonstanten Packungsdichte und Dichte.

So funktioniert es

Wählen Sie eine Struktur und wechseln Sie die Anzeige zwischen Auf Zelle geschnitten, Explosionsansicht, Ganze Atome und Kleine Atome, um die Anteile zu zählen und mit der Tabelle zu vergleichen. Aktivieren Sie Berührungslinie, um zu sehen, wo sich die Atome berühren, und a aus r herzuleiten, sowie Koordinationszahl, um die nächsten Nachbarn zu zählen, auch in Nachbarzellen. Wählen Sie ein Metall und lassen Sie die Lernenden seine Dichte aus a berechnen, bevor sie das Ergebnis lesen.

Einstellbare Parameter

  • Kristallstruktur Kubisch-primitiv (kp), Kubisch-raumzentriert (krz), Kubisch-flächenzentriert (kfz), Hexagonal dichteste Packung (hdP)
  • Beispielmetall (hat es eine andere Struktur, wird das erste Metall der gewählten Struktur verwendet) α-Polonium (Po) – kubisch-primitiv, Natrium (Na) – krz, Kalium (K) – krz, α-Eisen (Fe) – krz, Chrom (Cr) – krz, Wolfram (W) – krz, Kupfer (Cu) – kfz, Aluminium (Al) – kfz, Silber (Ag) – kfz, Gold (Au) – kfz, Nickel (Ni) – kfz, Magnesium (Mg) – hdP, Zink (Zn) – hdP, α-Titan (Ti) – hdP
  • Anzeige Auf Zelle geschnitten, Ganze Atome, Explosionsansicht, Kleine Atome
  • Koordinationszahl anzeigen
  • Berührungslinie anzeigen

Fragen zum Erkunden

  1. Warum enthält eine kubisch-flächenzentrierte Zelle nur 4 Atome, obwohl 14 Atome die Zelle berühren?
  2. In welcher Richtung berühren sich die Atome in einer krz-Zelle, und welcher Zusammenhang zwischen a und r folgt daraus?
  3. Warum ist die krz-Struktur weniger dicht gepackt als kfz und die hexagonal dichteste Packung?

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