最密堆积

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最密堆积是原子的一种排列方式,也是晶体结构中的一种点阵型式。在最密堆积中,许多等径球并置在一起,其空间利用率达到最大。

三维的最密堆积是由若干二维密置层叠合起来的。密置层中相邻的等径球都相切,3个两两相切的等径球的球心构成一个等边三角形,每个球周围有6个球与之相切。球与球之间留下了一些类似三角形的空穴,球数与空穴数之比为1:2。

多层之间进行叠合时,每一层的球都要嵌入邻层的空穴中。根据每层中球的投影位置不同,密置层可以以A、B、C表示。密置层的相对位置只有3种。

但无论以任何方式叠合,只要每层的球都嵌入邻层空穴中,那么都属于最密堆积。它们的空间利用率都是74.05%,每个球周围有12个相同的球。三维密堆积中出现了由4个球围成的四面体空隙和由6个球构成的八面体空隙,球数∶四面体空隙数∶八面体空隙数=1:2:1。

各种最密堆积中,最有对称性的是六方最密堆积(英文缩写hcp,又叫A3型)和面心立方最密堆积(英文缩写fcc,又叫A1型),这两种是晶体中极常见的排列方式。hcp的叠合方式是2层一循环:ABAB……;fcc的叠合方式是3层一循环:ABCABC……。

六方最密堆积在取晶胞时,一般取六方锥的三分之一,晶胞属六方晶系,底面菱形的锐角一定是60°。下图是六方最密堆积的原子在一个六方锥的排列。 File:Crystruc-hcp.jpg

面心立方最密堆积出于对称性一般取面心型式的立方晶胞。一个晶胞涉及到的14个原子分属4层:以一个顶角为A层,与之最相邻的3个面心原子和3个顶角原子属于B层,接下来的6个原子属于C层,还有一个顶角与A层的顶角相对,它处于下一个循环的A层。 面心立方最密堆积示意图

许多单质,尤其是金属单质为了获得较强的作用力,常采用最密堆积。
采用六方最密堆积的单质有:

采用面心立方最密堆积的单质有:

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