球密堆积(球密堆积)


构成晶体的粒子、原子和离子等可视为具有一定体积的圆球。对于金属晶体和离子晶体,常常可以将其结构看作是这些圆球以尽可能紧密的方式堆积在一起的。
球密堆积
close packing of spheres
内容简介
等径圆球的堆积有最密堆积和其他形式的堆积,最密堆积的结构可以从密堆积层来了解。密堆积层的结构只有一种形式,如下图:
密堆积层的结构
A表示球心位置,B表示顶点向上三角形空隙中心位置,C表示顶点向下三角形空隙中心位置。在层中每个球和周围6个球接触,即配位数为6,在密堆积层中,每个球周围有6个三角形空隙,每个空隙由三个球组成。这些三角形空隙分为两类,它们的顶点朝向相反。由密堆积层进行堆积时。若采用最密堆积的方式,必须是堆积层中的每个球正好对准相邻一层中的一类三角形空隙,即每一个球都同时和相邻一层的3个球相接触。按照这种方式将密堆积层堆积起来,才能形成最密堆积的空间结构。按照这个原则作最密堆积寸,各密堆积层的相对位置实质上只有三种情况,这可把各层球心所处的相对位置投影到上图中标明的
方式介绍
常见的最密堆积结构有两种,即立方最密堆积和六方最密堆积。下面主要讨论立方最密堆积和六方最密堆积方式,简要介绍圆球的立方体心密堆积和简单立方堆积。
1、立方最密堆积
将密堆积的相对位置按照
立方最密堆积示意图
2、六方最密堆积将密堆积的相对位置按照
六方最密堆积示意图
3、立方体心密堆积立方体心密堆积,记为
4、简单立方堆积 ·
简单立方堆积是密堆积程度更差的一种圆球堆积方式,它是8个圆球堆成一个立方体,这种堆积方式的堆积系数是
特点介绍
(1)各种形式的最密堆积中,每个球的配位数均为12,即每个球有12个最相近邻的球,这12个球中,有6个球与中心球处于同一密堆积层,另外6个球分别位于与中心球相邻的上下密堆积中。
(2)有相同的堆积密度,其堆积系数即空间利用率均为
A1型密堆积
设球的半径为R,晶胞边长为a,面对角线长为
晶胞内4个圆球的总体积
(3)在各种最密堆积中,球间的空隙类型、数目和大小也相同。由N个半径为尺的球组成的最密堆积中,平均有
举例介绍
金属单质的结构若将金属键看作原子间各向同性的相互作用,金属原子在晶体中总是趋向于最紧密的方式堆积,即按立方最密堆积A1或六方最密堆积A3进行排列。
例如属于A型的金属晶体有
许多离子晶体的结构可以按密堆积结构了解其特征,一般负离子半径较大,可把负离子看作等径圆球进行密堆积,而正离子有序地填人负离子所形成的某种空隙之中。根据离子晶体的组成,空隙的占有分数不同,有的能将某种空隙全部填满,有的只是部分填人。
下面列举几种离子晶体的堆积方式:
1、在
2、
3、