Krystallstruktur

Krystallstruktur er den indre bygningen til krystalla. Ein krystallstruktur vert definert ved omgrepa gitter og basis.

Gitter

Eit gitter er ei tredimensjonal oppstilling av matematiske punkt, definert av tre akselengder a, b, c og vinklane mellom desse. Ein krystallstruktur opptrer dersom ein plasserer ei identisk gruppe av ein eller fleire atom på kvart gitterpunkt.

Det finst ei uendeleg mengd gitter, men franskmannen Auguste Bravais har vist at ein berre trong 14 gitter til å skildre alle moglege krystallstrukturar og kvart av desse blir kalla eit bravaisgitter. Med utgangspunkt i bravaisgitra klassifiserast krystall i sju krystallsystem.

Basis

Basis i ein krystallstruktur er dei iona som er sett inn i krystallgitteret i det gjeldande stoffet. Fordi basis har ein dårlegare symmetri enn gitteret, har krystallstrukturen i eit stoff ein dårlegare symmetri enn gitteret. Basis består minst av éit atom, men kan òg bestå av tusenvis av atom, som i proteinkrystall. I koksalt består basis av éit Na⁺- og eitt Cl^--ion.

Symmetri

Krystalla oppviser på grunn av krystallstrukturen sin ulike former for symmetri som kan observerast visuelt. Symmetrien kan skildrast ved symmetriplan, symmetriaksar og symmetrisentra. Eit symmetriplan deler ein krystall i to delar, slik at dei to delane speglar kvarandre gjennom planet. Dersom krystallen har ein akse som ligg slik at krystallen tek seg likt ut (sett frå ein fast vinkel) fleire gonger medan han roterer omkring aksen, talar vi om ein symmetriakse. Ulike krystall kan ha totalige, tretalige, firtalige eller sekstalige symmetriakser - alt etter kor mange gonger dei gjev det same biletet som utgangsstillingen. Når ein krystall har to flater som ligg symmetrisk om eit punkt i midten av krystallen, har han eit symmetrisentrum.

Krystallsystem

Krystallsystem er atoma sitt tredimensjonale gitter i einingscella til ein krystall.

Ut ifrå translasjonsvektorane sine innbyrdes forhold går det an å skilje mellom 14 ulike bravaisgitter som til saman med ulike typar av basar kan nyttast for å klassifisere alle krystall. To av bravaisgitra har fått vanlege forkortingar: BCC (Body Centered Cubic) og FCC (Face Centered Cubic).

Krystallsystem	Bravaisgitter
Triklin
Monoklin
	Enkelt	Basesentrert
Ortorombisk
	Enkelt	Basesentrert	Romsentrert	Flatesentrert
Tetragonal
	Enkelt	Romsentrert
Trigonal
Heksagonal
Kubisk
	Enkelt	Romsentrert (bcc)	Flatesentrert (fcc)

Nokre strukturtypar

Blant grunnstoffa er dei vanlegaste krystallstrukturane:

• Kubisk tettpakking (ccp – cubic close(st) packing/packed), er den tettpakka krystallstruktur som består av eit fcc-gitter (kubisk flatesentrert) med eit atom som base. Blant andre har kopar, sølv, gull, nikkel, aluminium, frosen argon og C60 denne strukturen. Ofte skilje ein ikkje ccp frå fcc, men i nøyaktig språkbruk er fcc ein gittertype (eit bravaisgitter) medan ccp er ein strukturtype.
• Heksagonal tettpakking (hcp – hexagonal close(st) packing/packed), er den andre tettpakka krystallstrukturen, som består av eit primitivt heksagonalt gitter med som base to atom med innbyrdes translasjonsvektor (-1/3,1/3,1/2) i cellekoordinatar. Denne strukturen blir teken av mellom anna kobolt, sink, magnesium, titan, kadmium og frose helium.
• BCC-pakning (Body Centered Cubic Packing), som består av eit BCC-gitter (kubisk romsentrert) med som base eit atom. Denne strukturen er ikkje like tettpakka som kubisk og heksagonal tettpakking, men det skil ikkje mange prosent. Natrium, kalium, α-jarn og krom og fleire har denne strukturen. Observer at BCC eigenleg er eit gitter, og at det finst mange fleire strukturar som er BCC (t.d. α-mangan, med 58 Mn-atom i einingcella) – ein må altså vere forsiktig når termen BCC nyttast og presiser kva som blir meint.
• Diamantstruktur, som består av eit FCC-gitter og ein base med eit atom i (0,0,0) og ein i (1/4,1/4,1/4). Forutan diamant har òg silisium og germanium denne strukturen.

Til og med molekyl kan krystallisere og byggjer då anten molekylkrystallar der molekyla stablast (t.d. syre (O₂), insulin) eller krystallar med uendelige byggesteinar i ein eller fleire dimensjonar (selen-kjeder, grafitt-sjikt).

Strukturavgjersle

Studium av krystallstruktur har fått stor tyding for utviklinga til kjemien. Den viktigaste metoden byggjer på røntgenkrystallografi, som går ut på at ein studerer intensitet og styrke for ulike spreiingsvinklar av ein smal konsentrert røntgenstråle i ein krystall.

Med røntgen- og nøytrondiffraksjon kan ein avgjere nøyaktig posisjon for kvart atom til og med i krystall av kompliserte molekyl, til dømes insulin. Avgjersle av krystallstrukturen er difor ein måte å kartleggje strukturen til molekyl.

Kjelder

Bakgrunnsstoff

• Viktor Goldschmidt – Der Atlas der Krystallformen