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Die Struktur kristalliner Festkörper bestimmt wesentlich dessen Eigenschaften und die daraus resultierenden Anwendungsmöglichkeiten. Zur Analyse der Struktur nutzt man die Röntgenbeugungsanalyse (engl.: X-ray diffraction analysis), indem man Röntgenstrahlen einer geeigneten definierten Wellenlänge an der Gitterstruktur des Festkörpers beugt. Aus dem erhaltenen Beugungsmuster kann man Rückschlüsse auf die Anordnung der Atome, Ionen bzw. Moleküle im Gitter ziehen.
Man unterscheidet zwischen Einkristall- und Pulvermethoden. Aus Einkristallaufnahmen kann man die Struktur unbekannter, reiner Festsubstanzen sehr genau berechnen. Pulveraufnahmen sind weniger genau, lassen sich aber zur Identifizierung von bekannten Feststoffen und zur Reinheitsbestimmung nutzen. Mit aufwändigen Rechenprogrammen können auch aus Pulveraufnahmen Kristallstrukturen unbekannter, neu entdeckter Verbindungen ermittelt werden.

Alle Stoffe sind aus sehr kleinen Teilchen, den Atomen, Ionen und Molekülen, aufgebaut. Den Aufbau von Stoffen kann man mit dem Teilchenmodell beschreiben. Seine Grundaussagen lauten:

1. Alle Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen.
2. Zwischen diesen Teilchen ist leerer Raum.
3. Die Teilchen befinden sich in ständiger Bewegung.
4. Zwischen den Teilchen wirken anziehende bzw. abstoßende Kräfte.

Experimentieren ist eine sehr komplexe Tätigkeit, die viele Einzeltätigkeiten umfasst. Experimente werden mit dem Ziel durchgeführt, Zusammenhänge und naturwissenschaftliche Gesetze zu erkennen bzw. theoretische Überlegungen und Voraussagen unter ausgewählten, kontrollierten, wiederholbaren und veränderbaren Bedingungen zu überprüfen. Das Ziel eines Experiments besteht darin, eine Frage an die Natur zu beantworten.