晶胞堆積效率

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介紹

晶胞堆積效率指的是任何特定結構或晶胞中組成部分粒子的排列，以及原子之間存在空隙的情況。晶胞堆積是透過任何特定體積來獲得的，該體積由構成晶胞的粒子佔據，並與晶胞的總體積相關。晶胞堆積效率通常用百分比值來表示。

關於晶胞堆積效率的資訊

晶胞被描述為具有三個維度的結構，並由一個或多個原子構成。此外，可以使用 3D 物件來視覺化晶胞。當晶胞發生堆積時，會發現其中存在一定的空隙。

該空間被其他組分或粒子填充。用特定晶胞或結構填充的絕對空間的比例稱為填充率。在化學中，百分比檢視對於瞭解構成粒子的有效性至關重要。該結構的概念提供了關於化學中晶胞堆積的有效知識。

晶格指的是大量構建的晶胞，其中晶格點要麼被填充，要麼被構成粒子佔據。晶胞的晶格點是一個概念，它尋求一個三維結構，也稱為 3D 結構。

面心立方或密堆積 (ccp) 和六方密堆積 (hcp) 是兩種在化學中考慮堆積時的有效晶格。這兩種堆積都指的是 74% 的空間被填充。例如，立方晶格的堆積效率為 52.4%，體心立方晶格 (bcc) 的堆積效率為 68%。

體心立方 (BCC) 晶胞的堆積效率

BCC 是一種原子排列方式，指的是粒子位於盒狀結構的八個邊角上，以及一個粒子位於盒狀結構的中心。以下公式考慮了計算效率的過程，該過程基於以下表達式：

$$\mathrm{半徑或r =\sqrt{\frac{3}{4}}\:a}$$

此外，上述公式包含兩個原子，一個原子佔據的面積為 $\mathrm{\frac{4}{3}}$。BCC 堆積的效率被認為是 68.04%，其餘 32% 的體積仍然是空隙。

簡單立方晶胞的堆積效率

圖 1：體心立方晶胞中的堆積效率

$$\mathrm{r=\frac{a}{2}}$$

$$\mathrm{a=2r}$$

因此，堆積效率 = 一個原子佔據的體積 / 晶胞的總體積 × 100。

$$\mathrm{堆積效率 = \frac{4}{3}r^3 / (2r^3 \times\:100)}$$

因此，簡單立方晶胞 (SCC) 的堆積效率為 52.4%。

六方密堆積 (HCP) 和麵心立方密堆積 (CCP) 的堆積效率

HCP 和 CCP 都指的是具有相同堆積效率的結構，兩者之間的關係表示為半徑表示為 r。

圖 2：FCC、BCC 和原子簡單堆積的效率

Cubique_centre_atomes_par_maille.svg: Cdang（原始構思和 SVG 執行），Samuel Dupré（使用 SolidWorks 進行 3D 建模）衍生作品：Daniele Pugliesi（討論），CCC 晶胞（不透明），CC BY-SA 3.0

Cdang，Cubique a faces centrees atomes par maille，CC BY-SA 3.0

CCC_crystal_cell_(opaque).svg: *Cubique_centre_atomes_par_maille.svg: Cdang（原始構思和 SVG 執行），Samuel Dupré（使用 SolidWorks 進行 3D 建模）衍生作品：Daniele Pugliesi（討論）衍生作品：Daniele Pugliesi（討論），簡單立方晶胞（不透明），CC BY-SA 3.0

以下等式指的是這兩種堆積技術在溶液中的用例：

$$\mathrm{a = \sqrt{2r}}$$

這些塊被稱為立方體的面心晶格點，它包含一些額外的原子，這些原子位於立方體的八個角上以及每個壁的中心。體積用 r 表示，方程可以表述為以下內容：

$$\mathrm{(2\sqrt{2}r)^3 = 16\sqrt{3}{2r}^3}$$

HCP 和 CCP 的堆積效率指的是空隙空間佔 26%。

結論

晶胞指的是構成晶體時分子或原子的最小集合，當它們在 3D 空間中以規則間隔排列時。晶胞中堆積效率指的是原子或離子佔據位置的總體積與空隙區域的比例。六方密堆積指的是透過組織和聚焦於晶胞構建的立方結構。

常見問題

Q1. 什麼是堆積效率？

A1. 在某種堆積中，粒子佔據的總體積的百分比被稱為堆積效率。構成晶體的原子、離子和其他粒子緊密地堆積在晶格中。它們可以在 ccp 或 hcp 內部進行，具體取決於現象。在這兩種情況下，都指的是空隙的數量，即未被佔據的總空間。

Q2. HCP 和 CCP 結構的堆積效率是多少？

A2. CCP 和 FCC 的堆積效率是面心立方結構。八面體空隙中的原子被稱為立方密堆積 (ccp)，其效率為 74%。此外，還有兩種不同的名稱可以幫助理解堆積效率的知識。

Q3. CCP 和 FCC 是否相同？

A3. CCP 和 FCC 是立方應力，指的是關於晶胞中原子堆積的知識發展。堆積的空隙指的是 ABCABC 形式，被稱為 CCP，晶胞是 FCC。

Q4. 晶胞中 BCC 堆積的過程是什麼？

A4. 在化學中新增 BCC 堆積提供了關於每個角有八個原子和一個原子放置在中心的過程的知識。BCC 結構在晶胞堆積效率方面是開放的。該方程指的是 8 × 1/8 = 1 個原子。

Q5. SCC 的堆積效率是多少？

A5. SSC 的堆積效率在化學中的晶胞堆積中約為 52.4%。