三維密堆積

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介紹

密堆積定義為晶格中原子、離子或分子的排列方式，其特點是單位體積(V)中原子數量最多。密堆積在許多晶體結構中都有體現，也是大多數金屬和一些結晶惰性氣體的重要特徵。

構成晶格的所有粒子（可能是原子、離子或分子）都必須具有相同的球形固體形狀。密堆積有多種形式：一維（1-D）密堆積、二維（2-D）密堆積和三維（3-D）密堆積。當一個球體與其周圍六個球體表面接觸時，就會形成六方密堆積。這種堆積方式也被稱為二維的ABABA…型排列。

許多晶體結構都基於相同型別原子的密堆積，也存在大離子密堆積，並在剩餘空間中填充較小的離子。密堆積有各種形式，如一維（1-D）密堆積、二維（2-D）密堆積和三維（3-D）密堆積。當一個球體與其周圍六個球體表面接觸時，就會形成六方密堆積（HCP）。這種堆積方式也被稱為二維的ABABA…型排列。

Cdang衍生作品：Muskid，密堆積，CC BY-SA 3.0

六方最密堆積

在稱為六方密堆積的二維原子排列中，三個原子層構成晶胞。在上下層中，每個六邊形的角上各有六個原子，每個六邊形中間也各有一個原子。中間層被稱為密堆積層，因為它由夾在上下層之間的三個原子組成。這是以這種方式實現最高密度原子堆積的兩種簡單方法之一；另一種是面心立方點陣(fcc)。一些具有HCP型結構的金屬包括鎂(Mg)、鋅(Zn)、鈷(Co)、鎘(Cd)等。但與FCC金屬相比，HCP金屬的延展性相當低。

使用者：Greg L，六方密堆積晶胞，CC BY-SA 3.0

立方最密堆積

原子也可以排列成稱為立方密堆積的二維結構。在這種情況下，晶胞由四層原子組成。在上下層中，每個六邊形的角上各有六個原子，每個六邊形中間也各有一個原子。第一層的壓縮可以容納第二層的原子。此外，與第一層的原子相比，第三層的原子佔據一組不同的壓縮位置。基於立方密堆積，存在三種不同型別的立方點陣：簡單立方點陣、面心立方點陣和體心立方點陣。立方密堆積的一些例子包括銅(Cu)、銀(Ag)、鎳(Ni)和鋁(Al)。

Tomruen，方形圓形網格球體，CC BY-SA 4.0

晶體中的密堆積

在晶體形成過程中，組成粒子（可能是原子、分子或離子）彼此緊密相連。緊密堆積的排列方式是指最大可用空間被佔據，留下最少的自由空間。

這對應於最大可能密度(d)的條件。並且，封閉系統的穩定性與堆積條件成正比，即堆積越緊密，堆積系統的穩定性越高。我們所知或可見的大多數固體都是晶體固體。眾所周知，晶體中組成粒子的形狀和大小可能不同，因此，粒子的密堆積方式也會根據晶格的形狀和大小而變化。這裡，球體的排列應該更有效，以便空隙最小。

結論

任何型別的晶體或晶格都是由各種不同形狀或大小的組成粒子形成的，因此，粒子的密堆積方式也會根據它們的形狀和大小而變化。密堆積定義為晶格中組成粒子的有效排列。構成晶格的所有粒子（可能是原子、離子或分子）都必須具有相同的球形固體形狀。當一個球體與其周圍六個球體表面接觸時，就會形成六方密堆積。這種堆積方式也被稱為二維的ABABA…型排列。

常見問題

1. 什麼是原子的密堆積？

密堆積定義為晶格中原子、離子或分子的排列方式，其特點是單位體積(V)中原子數量最多。密堆積在許多晶體結構中都有體現。

2. 原生晶胞是什麼意思？

原生晶胞是指僅在晶格角上找到的晶胞（組成粒子）。

3. 密堆積的各種形式是什麼？

廣義上講，密堆積有三種形式：一維（1-D）密堆積、二維（2-D）密堆積和三維（3-D）密堆積。

4. HCP 是什麼意思？

HCP，即六方密堆積，是一種二維原子排列，其中晶胞具有三層原子。在上下層中，每個六邊形的角上各有六個原子，每個六邊形中間也各有一個原子。

5. NaCl（氯化鈉）具有哪種型別的晶體排列？

氯化鈉具有立方密堆積 (CCP) 型晶體排列。