Die hexagonal dichteste Packung ist eine wichtige Kristallstruktur beim Beschreiben von Festkörpern. Was du darunter verstehst, zeigen wir dir hier und im Video .
Inhaltsübersicht
Hexagonal dichteste Packung einfach erklärt
Die hexagonal dichteste Packung (englisch: hexagonal close packed – hcp) ist eine Kristallstruktur zur Beschreibung von Festkörpern. Du kannst dir die Struktur eines Kristalls als verschieden aufeinander geschichtete Ebenen vorstellen. Diese Ebenen bestehen aus vielen Atomen und Ionen.
Bei der hexagonal dichtesten Packung nimmst du an, dass sich die Atome und Ionen wie starre Kugeln verhalten und sich so dicht wie möglich aneinanderreihen. Du bezeichnest das als dichteste Kugelpackung. Die hexagonale Symmetrie ergibt sich hierbei über die Besetzung der Atome in den Ebenen (Schichtfolge).
Schichtfolge einer hexagonal dichtesten Packung
Die Schichtfolge einer hexagonal dichtesten Packung lautet A-B-A-B-A-B. Bei dieser Anordnung legt sich die zweite Ebene (B-Ebene) in die Lücken der ersten Ebene (A-Ebene), um sie zu schließen und die Dichte zu erhöhen. Das heißt, die übernächste Schicht nimmt immer wieder die Lage der Ausgangsschicht ein.
Merke: In der hexagonal dichtesten Kugelpackung ist jedes Atom von 12 Nachbarn umgeben. Das betrachtete Atom hat 6 nächste Nachbarn in der gleichen Ebene und jeweils 3 Nachbarn in der Schicht darüber bzw. darunter.
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Raumausfüllung einer hexagonal dichtesten Packung
Die hexagonal dichteste Kugelpackung umfasst nur zwei Schichten. Du kannst dir merken, dass sie diejenige mit der kleinsten Periode hinsichtlich der Stapelfolge ist. Du bezeichnest die kleinste Periode auch als Elementarzelle.
Die Raumausfüllung einer hexagonal dichtesten Packung beträgt 74 % und stellt die größtmögliche Packungsdichte bei Kristallgittern dar.
Metalle mit hexagonal dichtester Packung
In der hexagonal dichtesten Kugelpackung kristallisieren viele Metalle . Du findest im Folgenden einen Ausschnitt aus dem Periodensystem der Elemente, in dem wir dir einige Vertreter zeigen:
Bei Normalbedingungen (T = 25 °C und p = 1 bar) kristallisieren unter anderem die Elemente Magnesium, Titan, Cobalt und Zink in der hexagonal dichtesten Packung.
Zusammenfassung
- Die hexagonal dichteste Packung beschreibt die Kristallstruktur von Festkörpern.
- In einer hexagonal dichtesten Kugelpackung lautet die Stapelfolge A-B-A-B
- Die Packungsdichte einer hcp beträgt 74 %.
- Metalle kristallisieren in der hexagonal dichtesten Packung.
Die Kristallgitter wie die hexagonal dichteste Packung sind jedoch nur in der Theorie perfekt. In der Natur treten sie mit sogenannten Gitterfehlern auf. Das erklären wir dir hier !
Hexagonal dichteste Packung — häufigste Fragen
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Hexagonal dichteste Packung — häufigste Fragen
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Was ist hexagonal?Hexagonal bedeutet sechseckig und beschreibt eine Anordnung mit Sechseck-Symmetrie. In einer Schicht liegen die Atome so, dass jedes Atom von sechs Nachbarn in derselben Ebene umgeben ist und dabei ein Muster aus Sechsecken entsteht.
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Ist die hexagonale Packung am effizientesten?Die hexagonal dichteste Packung ist am effizientesten im Sinn der maximalen Packungsdichte, weil sie 74 % des Raums ausfüllt. Diese 74 % sind die größtmögliche Packungsdichte für gleich große Kugeln. Eine kubisch flächenzentrierte dichteste Packung erreicht dieselbe Packungsdichte.
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Was ist der Unterschied zwischen kubischer und hexagonaler Kugelpackung?Der Unterschied zwischen kubischer und hexagonaler Kugelpackung liegt vor allem in der Stapelfolge der Schichten. Bei der hexagonal dichtesten Packung wiederholt sich die Folge als A-B-A-B. Bei der kubisch dichtesten Packung folgt die Schichtung A-B-C-A-B-C, wodurch eine kubische Symmetrie entsteht.
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Warum reichen bei der hexagonal dichtesten Packung zwei Schichten zur Beschreibung der Struktur?Bei der hexagonal dichtesten Packung reichen zwei Schichten, weil sich die Stapelfolge nach zwei Lagen wiederholt. Auf eine A-Schicht folgt eine B-Schicht in den Lücken, und die dritte Schicht liegt wieder genau wie die erste. Deshalb ist A-B die kleinste periodische Einheit der Struktur.
Kristallstrukturen verstehen
Die hexagonal dichteste Packung ist eine wichtige Kristallstruktur von Metallen und gehört zum Aufbau von Festkörpern. Wer sich mit Kristallstrukturen beschäftigt, vergleicht den Aufbau verschiedener Gitter und ordnet typische Eigenschaften von Stoffen ein. Dabei erkennst du, wie die Anordnung der Teilchen die Dichte, Form und Stabilität eines Festkörpers prägt. Im Chemiebereich findest du passende Videos zu diesem und verwandten Themen.
