球體緊密堆積原理

球體緊密堆積原理(principle of close packing of spheres)
金屬晶格和離子晶格中原子或離子的排布,在幾何形式上可視為球體的堆積。這種堆積應遵循內能最小,使晶體處於最穩定狀態的原則,因而要求球體儘可能地相互靠近,占據最小的體積。此原理的基本內容是:等大球體在平面內作最緊密排列時,在此密置層中,每個球必定均與周圍的6個球相鄰接觸而呈圖1的形式,且每3個彼此相鄰接觸的球均圍成一個呈弧線三角形的空隙,其中半數空隙的1等大球體在密置層內的最緊密排列及其間的空隙; 2兩層球體的最緊密堆積方式尖角指向圖的下方而另半數指向上方。若將層內球心的位置及兩類空隙中心的位置分別記為A、B和C,則當在第一層球體上最緊密地疊置第二層球體時,後者球心的投影位置必定不是位於B上即是位於C上。假設落於B上(圖2),則疊置第三層時其球心投影位置必定不是位於C上即是位於A上;其餘均可類推,亦即其堆積順序中不可能連續出現相同的代號。等大球體的最緊密堆積主要有六方和立方兩種基本型式。研究等大球體的最緊密堆積,對了解金屬晶格和離子晶格的晶體結構有很大幫助,因為前者可以看成是等大球體的最緊密堆積;在後者中,一般陰離子遠大於陽離子,可看成是陰離子呈某種形式的緊密堆積,陽離子則充填在其空隙中。

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