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面心立方结构解读

来源:未知作者:石峰 点击:所属专题: 面心立方 堆积方式

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单质金属物质冷却到固体时,有些原子,像钋,是按照立方体的结构排列的,这样在原子中间有很大的空隙。另一些原子,像铁、钠、钾、钨、铬、钒等就在立方体的中心再嵌一个原子,这样排得更密一点。但是更多的原子是以最紧密的形式排列,像铜、银、金、镍、铝、铅、镁、铍

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单质金属物质冷却到固体时,有些原子,像钋,是按照立方体的结构排列的,这样在原子中间有很大的空隙。另一些原子,像铁、钠、钾、钨、铬、钒等就在立方体的中心再嵌一个原子,这样排得更密一点。但是更多的原子是以最紧密的形式排列,像铜、银、金、镍、铝、铅、镁、铍、钛、锌、镉、钴等。如果假象成球形的单个原子没有对相邻的分子有方向或数量的要求,无数个小球组成一个要排列得最紧密的物质,那会排成什么样呢?

简单一点我们先从二维空间说起。二维空间对称的微粒是圆形的,一个圆的周围正好可以挤满6个同样的圆,一点也不空着,所以填满二维空间就是就是六角排列。

面心立方结构解读

三维的情况要复杂一点,把二维最紧密的结构一层一层最紧密地叠起来,上面一层的小球落在下面三个小球的中间,使层与层之间的距离最近,在三维空间也正好是最紧密的排列【1】。

面心立方结构解读

如果把底层的小球的位置称作A位的话,上一层的位置有两个不同排法,在B位或者C位。

如果这一层在B位或在C位可以随便定义的话,那么再上一层的位置是否回到A位就很关键了。于是就有了A-B- A-B- A-B- A-B- A-B- A-B的排列方式和A-B-C- A-B-C- A-B-C- A-B-C的排列方式。

面心立方结构解读

原子按照A-B- A-B- A-B- A-B- A-B- A-B的方式排列,很显然有六边形的结构,我们把这种排列叫做六角密堆。镁、铍、钛、锌、镉、钴等原子组成的晶体就是六角密堆的。

按照A-B-C- A-B-C- A-B-C- A-B-C的排列,除了有六边形的对称结构外,换一个方向看,还有立方体的结构,仔细分析,就是立方体的每个面上都填着一个原子。所以这种最紧密的排列,叫做面心立方密堆。在面心立方密堆结构的立方体中,与大对角线垂直的平面就是一个按六边形紧密排列的。

面心立方结构解读面心立方结构解读

用小球还可以排列成三棱锥、四棱锥,实际上下面的一些排列都是面心立方密堆,我们都可以在标准的面心立方体里截出来。

面心立方结构解读

面心立方结构解读

面心立方结构解读 

从简单的结构开始,我们可以不断加入其他原子,看看化合物晶体是什么结构,看看电子在晶体中是怎么运动,材料科学就是从最基本的原子一点点搭起来的。

注【1】现在平面上搭建正方形的网,上面一层的原子都落在四个原子的中间,虽然每一层排得不是最密,但是层与层之间的间距要小,这样堆成的就是面心立方结构,是最紧密的一种。

(责任编辑:化学自习室)
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