Der Natriumchlorid–Strukturtyp

Der Natriumchlorid–Strukturtyp ist einer der häufigsten und wichtigsten Strukturtypen.

Ansehen : Starten Sie die Jmol–Visualisierung durch Anklicken des Natriumchloridkristalls oben. Die violetten Kugeln stehen für Natriumionen, die grünen für Chlorionen.

Beschreibung

Die Natriumionen bilden ein kubisch flächenzentriertes Gitter, also eine kubisch dichteste Kugelpackung. An den 8 Ecken eines Würfels sitzt jeweils ein Natriumion, außerdem in der Mitte jeder der 6 Würfelflächen. Die Chlorionen besetzen die Oktaederlücken.

Die Chlorionen, für sich betrachtet, bilden also auch ein kubisch flächenzentriertes Gitter (= kubisch dichteste Packung), in dessen Oktaederlücken die Natriumionen sind. Im Kristallgitter gibt es also Würfel, die an jeder der 8 Ecken und in der Mitte jeder der 6 Flächen ein Chlorion haben.

Das Gitter der Chlorionen ist gegenüber dem Natriumionen–Gitter versetzt.

Ansehen : Starten Sie die Jmol–Visualisierung durch Anklicken des Natriumchloridkristalls oben. Die violetten Kugeln stehen für Natriumionen, die grünen für Chlorionen. In der Visualisierung können Sie in mehreren Stufen erst das kubisch flächenzentrierte Gitter der Natriumionen, dann das Gitter der Chlorionen ein– und wieder ausblenden.

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Koordination

Jedes Natriumion hat als nächste Nachbarn 6 Chlorionen. Diese Chlorionen umgeben das Natriumion oktaedrisch. Das heißt, im Zentrum eines Oktaeders befindet sich ein Natriumion, an den 6 Ecken des Oktaeders je ein Chlorion.

Ebenso hat jedes Chlorion 6 Natriumionen als Nachbarn, die es oktaedrisch umgeben.

Sowohl Natriumionen als auch Chlorionen haben also die Koordinationszahl 6.

 

Ansehen : Starten Sie die Jmol–Visualisierung durch Anklicken eines der beiden Bilder direkt über diesem Absatz. Die violetten Kugeln stehen für Natriumionen, die grünen für Chlorionen. In der Visualisierung können Sie in 2 Stufen die oktaedrischen Umgebungen eines Natriumions (blau) und eines Chlorions (rot) unabhängig voneinander ein– und wieder ausblenden.

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Vorkommen

Zuerst einige Beispiele.

Stoff Radius des Kations
in Picometern (pm)
Radius des Anions
in Picometern (pm)
Quotient der Radien
116 167 0,695
152 206 0,738
114 126 0,905
101 (195) 0,518
(160) (41) 0,256

Der Natriumchlorid–Strukturtyp ist bei Ionenverbindungen mit der allgemeinen Formel AB der geometrisch günstigste, wenn der Quotient aus den Radien der beiden Ionen zwischen 0,414 und 0,732 liegt. Für die Beispiele ist diese Bedingung, nun ja, freundlich gesagt, teilweise erfüllt.

Ich kann also hier nur wiederholen, was ich schon auf der Seite über den Wurtzittyp gesagt habe : Welchen Kristalltyp ein Stoff annimmt, hängt in erster Linie von der Gitterenergie (des Kristalls) ab. Das ist ein komplexes Thema, dem ich mich demnächst ausführlich widmen werde.

 

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Beispiele

Der Natriumchlorid–Strukturtyp ist der mit Abstand am häufigsten vorkommende. Einige Beispiele will ich vorstellen. In den Bildern sind alle Ionen auf halbe Größe reduziert.

 

Natriumchlorid (NaCl), Kaliumiodid (KI) und die anderen

Nicht nur diese beiden, sondern fast alle Alkalihalogenide und Silberhalogenide kristallisieren im Natriumchlorid–Strukturtyp.

Mehr über Natriumchlorid erfahren Sie auf der Natriumchloridseite.

Mehr über einen Schulversuch, bei dem Kaliumiodid als Katalysator verwendet wird, erfahren Sie auf der Seite über den Schaumturmversuch.

physikalische Eigenschaften von Kaliumiodid

  • Schmelzpunkt : 681 °C
  • Siedepunkt : 1324 °C
  • Dichte bei 20 °C : 3,12 g/cm3
  • Löslichkeit bei 0 °C : 1480 g/l
  • CAS-Nr. : 7681–11–0

 

Calciumoxid (CaO), Ytterbiumantimonid (YbSb) und die anderen

Viele Verbindungen aus Erdalkalimetallen und Elementen der 6. Hauptgruppe kristallisieren im Natriumchlorid–Strukturtyp, ebenso viele Verbindungen aus dreiwertigen Kationen und Elementen der 5. Hauptgruppe. Calciumoxid und Ytterbiumantimonid stehen dafür als Beispiele.

physikalische Eigenschaften von Calciumoxid

  • Schmelzpunkt : 2927 °C
  • Dichte bei 20 °C : 3,34 g/cm3
  • CAS-Nr. : 1305–78–8

physikalische Eigenschaften von Ytterbiumantimonid

Solche wurden bisher nicht veröffentlicht.

 

Einer bekommt die Kiste nicht voll – Palladiumhydrid (PdH0,7)

Im Bild links stehen die mattblauen Kugeln für die Palladiumionen, die winzigen weißen Kugeln für (negativ geladene) Wasserstoffionen H. Nur 70 % der Anionenplätze sind von Wasserstoffionen besetzt; deren Verteilung ist zufällig. In der Jmol–Visualisierung erhalten Sie jedesmal eine andere Verteilung der Wasserstoffionen.

Mehr über Palladiumhydrid auf meiner Palladiumhydridseite – demnächst.

 

 

 

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