Kubisches Kristallsystem

Das kubische Kristallsystem gehört zu den sieben Kristallsystemen in der Kristallographie.

Es umfasst alle Punktgruppen, die in vier unterschiedlichen Richtungen jeweils eine dreizählige Dreh- oder Drehinversionsachse besitzen. Diese vier dreizähligen Achsen verlaufen in kubischen Kristallen entlang der vier Raumdiagonalen der Elementarzellen, deren Gestalt einem Würfel entspricht.

Oft werden auch drei vierzählige Drehachsen als Eigenschaft des kubischen Kristallsystems angegeben. Dies stimmt für das Achsensystem und die abstrakten kubischen Gitter, aber nicht allgemein für Kristallstrukturen, da es kubische Punktgruppen gibt, die keine vierzählige Symmetrie besitzen.

Gittersystem 
Das kubische Gittersystem hat die Holoedrie . Es gibt nur eine Möglichkeit dafür, dass in einem Gitter unterschiedliche dreizählige Achsen existieren können: als Raumdiagonalen eines Würfels. Daher hat das kubische Gitter drei rechte Winkel und auch drei gleich lange Achsen:
 
 
Die Aufstellung erfolgt im Allgemeinen gemäß dem in den International Tables for Crystallography vorgegebenen Standard.
Das kubische Gittersystem wird abgekürzt mit c (en: cubic).

Bravais-Gitter 

Im Kubischen gibt es drei Bravais-Gitter, die in der Literatur auch oft mit ihrer englischen Abkürzung bezeichnet werden:
 das primitive Gitter (sc für simple cubic)
 das raum- oder innenzentrierte Gitter (krz bzw. bcc für body centered cubic)
 das flächenzentrierte Gitter (kfz bzw. fcc für face centered cubic).

Anmerkungen zur Verwendung des Begriffs Gitter 
Die Kristallstruktur wird durch ein Gitter und eine Basis beschrieben. Das Gitter (auch Raumgitter oder Translationsgitter genannt) ist die Menge aller Translationsvektoren, die einen Kristall in sich selbst überführen. Die Lage der Atome wird durch die Basis beschrieben.

Kristallstrukturen, die nicht nur dasselbe Kristallgitter besitzen, sondern bei denen auch dieselben Lagen besetzt sind (allerdings mit unterschiedlichen Atomen), bilden einen Strukturtyp. Außerhalb der Fachliteratur wird dieser Unterschied zwischen Gitter und Strukturtyp nicht immer beachtet.

Wenn es in der Elementarzelle nur ein Atom auf der Lage (0,0,0) gibt, spricht man auch von einem kubisch primitiven (bzw. raumzentrierten oder flächenzentrierten) Gitter als Strukturtyp. Enthält die Basis mehrere Atome, so spricht man auch von ineinandergestellten kubischen Gittern.

Während diese Begriffsverwendung noch vernünftig ist, so gibt es – insbesondere im Internet – auch Begriffe und damit verbundene Vorstellungen, die definitiv falsch sind.
 Die Punkte, die zur Darstellung von Bravais-Gittern verwendet werden, stellen keine Atome dar. Es gibt nämlich Strukturtypen, bei denen im Ursprung des Gitters kein Atom liegt. (Der bekannteste Strukturtyp mit dieser Eigenschaft ist die hexagonal dichteste Kugelpackung (hcp).)
 Es gibt keine kubisch-primitiven (-raumzentrierten bzw. -flächenzentrierten) Kristallsysteme; der Begriff der Zentrierung bezieht sich einzig und alleine auf ein Gitter.
 Die Begriffe hcp (hexagonal closed packed) und ccp (cubic closed packed) stehen für Kugelpackungen, diese entsprechen Strukturtypen. Die Angaben zu Koordinationszahlen und Packungsdichte beziehen sich auch nur auf diese Strukturtypen. Es sind aber keine Gitter.Insbesondere ist fcc nicht gleich ccp! Es gibt nämlich viele weitere Strukturen, die ein kubisch flächenzentriertes Gitter besitzen. Einzig richtig ist, dass die kubisch dichteste Kugelpackung mit einem kubisch flächenzentrierten Gitter beschrieben werden kann.

Darstellung durch primitive Gitter 
Die zentrierten kubischen Gitter können auch durch primitive (allerdings nicht-kubische) Gitter beschrieben werden. Der Zusammenhang zwischen den primitiven und nicht-primitiven Gittervektoren wird in folgender Tabelle zusammengestellt.
Dabei ist  jeweils die Gitterkonstante und nicht zwangsläufig die Länge des Vektors . Die Formel zur Berechnung findet man im Artikel zum Reziproken Gitter

Das reziproke Gitter eines sc-Gitters ist also wieder ein sc-Gitter.

Das reziproke Gitter eines fcc-Gitters ist ein bcc-Gitter und umgekehrt.

Punktgruppen und ihre physikalischen Eigenschaften 
Das kubische Kristallsystem umfasst die Punktgruppen  und . Sie bilden die kubische Kristallfamilie und können mit dem kubischen Gittersystem beschrieben werden.

Zur Beschreibung der kubischen Kristallklassen in Hermann-Mauguin-Symbolik werden die Symmetrieoperationen bezüglich vorgegebener Richtungen (Blickrichtungen) im Gitter-System angegeben:
 die Blickrichtung des 1. Symbols ist die a-Achse <100>
 die Blickrichtung des 2. Symbols die Raumdiagonale <111>
 die Blickrichtung des 3. Symbols die Flächendiagonale <110>.

Charakteristisch für die kubischen Raumgruppen ist eine 3 (bzw. ) an 2. Stelle des Symbols.

Weitere kubisch kristallisierende, chemische Stoffe siehe :Kategorie:Kubisches Kristallsystem

Siehe auch 
 Kubische Anisotropie

Literatur 
 International Tables for Crystallography. Vol. A: Theo Hahn (Hrsg.): Space-group symmetry. Kluwer Academic Publishing Company, Dordrecht u. a. 1983, ISBN 90-277-1445-2.
 D. Schwarzenbach: Kristallographie. Springer, Berlin u. a. 2001, ISBN 3-540-67114-5.
 Walter Borchard-Ott: Kristallographie. Eine Einführung für Naturwissenschaftler. 7. überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2009, ISBN 978-3-540-78270-4.

Weblinks 
 kubisches Kristallsystem
 kubische Kristalle einbeschrieben in einen Hexaeder
 alle kubische Kristallklassen, ihre Formen und deren stereographische Projektionen (interaktives Java-Applet)
 Berechnung von Packungsdichten verschiedener kubischer Kristalle
 Berechnungen der Packungsdichten im kubisch raumzentrierten	und kubisch flächenzentrierten Kristallgitter – ChemgaPedia, FIZ CHEMIE Berlin
 Mineralienatlas: kubisch (Wiki)

 
Kristallographie