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Mischkristall

Festkörperphysik, eine Anordnung von Bausteinen (Atomen, Ionen, Molekülen), die zwei oder mehr Komponenten entstammen, mit einer Struktur, die sich aus der Kristallstruktur einer der Komponenten ableitet.

Bei einigen Stoffsystemen kommen Mischkristalle beliebiger relativer Konzentrationen der Komponenten vor, z. B. bei Silber (unbeschränkte oder lückenlose Mischkristallbildung). Meist ist die Mischkristallbildung aber auf bestimmte Konzentrations- und Temperaturbereiche beschränkt, z.B. bei Aluminium (beschränkte Mischkristallbildung). Die Konzentrationsbereiche, in denen keine Mischkristallbildung stattfindet, nennt man Mischungslücken.

Man unterscheidet drei Arten von Mischkristallen:

1) Einlagerungsmischkristalle entstehen aus einem geordneten Kristall der einen Komponente durch Besetzung von Gitterlücken (Zwischengitterplätze) durch Atome oder Ionen einer anderen Komponente. Voraussetzung für die Bildung der Einlagerungsmischkristalle ist ein vergleichsweise kleiner Radius der eingelagerten Komponente. Einlagerungsmischkristalle sind z.B. die Karbide mancher Metalle.

2) Bei Substitutionsmischkristallen sind Translations- oder symmetrieäquivalente Lagen (Gitterplätze) des Kristalls einer reinen Komponente teilweise durch Atome einer anderen Komponente besetzt. Dabei können die Atomkoordinaten dieser Gitterplätze je nach ihrer Besetzung etwas variieren, wenn Atome der verschiedenen Komponenten in verschiedener Weise gebunden sind. Eine gute Mischbarkeit setzt bei Substitutionsmischkristallen eine gute Übereinstimmung der Atomradien und ähnliche Bindungseigenschaften der Komponenten voraus. Substitutionsmischkristalle sind viele Legierungen, z.B. von Kupfer mit Gold, aber auch zahlreiche Minerale.

3) Als Adsorptionsmischkristall bezeichnet man ein festes Stoffgemisch, das sich nicht auf ein einheitliches Translationsgitter beziehen lässt, in dem jedoch die einzelnen Komponenten in submikroskopischen Bereichen in gesetzmässiger Weise verwachsen sind. Beispiele für Adsorptionsmischkristalle sind die mixed-layer Strukturen.

 

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Mischkristallbildung

 

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