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2016 | Buch

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Faszination Kristalle und Symmetrie

Einführung in die Kristallographie

verfasst von: Frank Hoffmann

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Studienbücher Chemie

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Dieses Buch lädt Sie zu einer systematischen Rundreise durch die faszinierende Welt der Kristalle und ihrer Symmetrien ein. Sie werden mit der Symmetrie äußerer Kristallformen (Morphologie) ebenso vertraut gemacht wie mit ihrer inneren Struktur und lernen sämtliche Symmetrieelemente kennen, die zu Klassifizierung und Beschreibung von Kristallstrukturen benötigt werden. Das Buch erklärt die Zusammenhänge auf eine sehr anschauliche, nicht-mathematische Art und Weise und besticht durch klare, hochwertige Abbildungen. Online-Materialien begleiten das Buch; so unterstützen 3D-Modelle, die Sie am Bildschirm erkunden können, das räumliche Verständnis des Aufbaus von Kristallen. Nach der Lektüre des Werkes werden Sie nicht nur wissen, was eine Raumgruppe ist und wie die Internationalen Tabellen für Kristallographie zu lesen sind, sondern auch kristallographische Spezifikationen in Fachpublikationen deuten können. Und wenn Sie wirklich etwas nicht verstehen, haben Sie Gelegenheit, auf der Website zum Buch dem Autor Fragen zu stellen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

In diesem ersten Kapitel soll es darum gehen, Ihnen eine Idee davon zu vermitteln, was der Begriff der Kristallstruktur bedeutet. Dabei spielen die Begriffe Gitter und Motiv eine herausragende Rolle. Ferner werden die sieben Kristallsysteme eingeführt, die eine erste Klassifizierung von Kristallen gemäß ihrer Symmetrie erlauben.

Frank Hoffmann

2. Kristallformen und Bravais-Gitter

Zusammenfassung

Kristalle kommen in einer unglaublichen Formenvielfalt vor. Die zentralen Begriffe zur Beschreibung von äußeren Kristallformen sind Tracht und Habitus. Darüber hinaus werden Miller-Indices eingeführt, die es erlauben Netzebenenscharen und die Begrenzungsflächen von Kristallen zu spezifizieren. Schließlich wird dargelegt, dass es sinnvoll sein kann, nicht immer die kleinstmögliche Elementarzelle zu wählen. Dies führt zu den 14 Bravais-Gittern.

Frank Hoffmann

3. Symmetrie (ist überall)

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden wir in die wunderbare Welt der Symmetrie eintauchen und uns verschiedenen Aspekten der Symmetrie makroskopischer Objekte widmen, natürlich auch derjenigen von Kristallen. Das heißt, wir werden die Objekte zunächst von außen betrachten und ihre innere Struktur, die ggf. auch Translationssymmetrie umfassen mag, außen vor lassen.

Frank Hoffmann

4. Symmetrie in der Ebene – über Tapetenmuster, islamische Mosaiken, Bilder von Escher und heterogene Katalysatoren

Zusammenfassung

In diesem Kapitel geht es darum, herauszufinden, was die vier in der Überschrift genannten Dinge miteinander gemeinsam haben. Sie lassen sich alle mit einem einheitlichen Symmetriegerüst der Ebene beschreiben. Ferner wird das Symmetrieelement der Gleitspiegelebene eingeführt.

Frank Hoffmann

5. Translationsbehaftete Symmetrieelemente in Kristallen und Raumgruppen I

Zusammenfassung

Im vorigen Kapitel haben wir mit den Gleitspiegelebenen bzw. Gleitspiegellinien der Ebene eines von drei Symmetrieelementen mit einem Translationsanteil kennengelernt. In diesem Kapitel wollen wir sämtliche translationsbehafteten Symmetrieelemente besprechen, die in Kristallen vorkommen können. Das ist die Voraussetzung, um anschließend die Symmetrie periodischer Muster des dreidimensionalen Raumes vollständig beschreiben zu können – letzteres geschieht mithilfe der Raumgruppen. Beginnen wollen wir mit den Gleitspiegelebenen in Kristallen.

Frank Hoffmann

6. Raumgruppen II – Internationale Tabellen

Zusammenfassung

In diesem Kapitel sollen Sie mit dem Umgang mit den Internationalen Tabellen für Kristallographie, Band A, vertraut werden. Da es sich um eine recht abstrakte, trockene Materie handelt, empfiehlt es sich, dieses Kapitel idealerweise erst dann zu lesen, wenn Sie sich im Rahmen einer Sie interessierenden Struktur mit einer bestimmten Raumgruppe befassen und beschließen, die Details zu dieser Raumgruppe in den Internationalen Tabellen nachzuschlagen.

Frank Hoffmann

7. Einige reale Kristallstrukturen – von der Theorie zur Praxis

Zusammenfassung

Im vorigen Kapitel ging es reichlich theoretisch zu. Die ganze Zeit über wurde über Raumgruppen gesprochen, ohne dass auch nur eine einzige Kristallstruktur Erwähnung fand. Fast hätten Sie den Eindruck gewinnen können, es handele sich hier um ein Buch über mathematische bzw. geometrische Kristallographie. Dem soll nicht so sein – höchste Zeit also, zu realen Kristallstrukturen zurückzukehren!

Frank Hoffmann

8. „Verbotene“ Symmetrie

Zusammenfassung

Bis zum Jahr 1982 galt es als unumstößliches Paradigma in der Kristallographie, dass es bei Kristallen keine Drehsymmetrie der Zähligkeit von fünf oder höher als sechs geben kann. Das änderte sich mit der Entdeckung der Quasikristalle durch Daniel Shechtman. Desweiteren werden Penrose-Parkettierungen behandelt. Ferner wird eine kleine Einführung in die Kristallographie inkommensurabler Kristallstrukturen gegeben.

Frank Hoffmann

9. Poröse Kristalle, Kristallstrukturen als Netze und ein Einblick in die kristallographische Topologie

Zusammenfassung

Bisher haben wir uns in diesem Buch mit einer Reihe unterschiedlicher Klassen von Kristallen beschäftigt, die eine Gemeinsamkeit hatten: Es handelte sich ausnahmslos um dichte Strukturen. In diesem Kapitel werden zwei prominente Vertreter kristalliner, poröser Verbindungen vorgestellt, und zwar Zeolithe und metall-organische Gerüstverbindungen. Damit soll gezeigt werden, dass es neben der rein kristallographischen Beschreibung nützlich sein kann, sich die Strukturen auf einer abstrakteren Ebene anzusehen, nämlich sie als (chemische) Netzwerke zu betrachten. Die Beschreibung von Netzwerken erfolgt durch die Topologie.

Frank Hoffmann

Backmatter

Titel: Faszination Kristalle und Symmetrie
verfasst von: Frank Hoffmann
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-09581-9
Print ISBN: 978-3-658-09580-2
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-09581-9

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