三種典型的金屬晶體結構

最常見的金屬晶體結構有面心立方結構、體心立方結構和密排立方結構

1.面心立方結構：晶胞是一個立方體，原子分布在立方體的各結點和各面的中心上。鋁、銅、鎳、γ鐵等都是面心立方結構。

2.體心立方結構：其晶胞是一個立方體，原子分布在立方體的各結點和中心上。鉻、鉬、鎢、釩、鈮、α鐵等都是體心立方結構。

3.密排六方結構：晶胞是一個六方體，原子除分布在六方柱的各結點及上下兩面的中心處之外，在六方柱體中間還有三個原子。鋅、鎂、鈹、鎘等都屬密排六方結構。

體心立方結構

三種典型金屬結構的晶體學特點

晶胞中的原子數：

晶胞頂角處為幾個晶胞所共有，而位于晶面上的原子也同時屬于兩個相鄰的晶胞，只有在晶胞體積內的原子才單獨為一個晶胞所有。故三種典型金屬晶體結構中每個晶胞所占有的原子數為：

面心立方結構 n =8*(1/8)+6*(1/2)=4

體心立方結構 n=8*(1/8)+1=2

密排立方結構 n=12*(1/6)+2*(1/2)+3=6

點陣常數和原子半徑：

晶胞的大小一般是由晶胞的棱邊長度(a,b,c)即點陣常數(或稱晶格常數)衡量的，它是表示晶體結構的一個重要的基本參數。

面心立方結構：點陣常數為a，√2a=4R

體心立方結構：點陣常數為a，且√3a=4R

密排立方結構：點陣常數由a和c表示。在理想情況下，即把原子看作等徑的剛球，可算得c/a=1.633

配位數和致密度：

晶體中原子排列緊密程度與晶體結構類型有關，通常以配位數和致密度兩個參數來描述晶體中原子排列的緊密程度。

所謂配位數(CN)是指晶體結構中任一原子周圍最近鄰且等距離的原子數，而致密度是指晶體結構中原子體積占總體積的百分數。如以一個晶胞來計算，則致密度就是晶胞中原子體積與晶胞體積之比值，即

K=nv/V

式中，K為致密度，n為晶胞中原子數，v是一個原子體積。這里將金屬原子視為剛性等徑球，故v=4πR3/3，v為晶胞體積

晶體的原子堆垛方式和間隙

晶體的原子堆垛方式和間隙是晶體學中重要的概念。

晶體是由原子、離子或分子組成的有序結構，其原子堆垛方式決定了晶體的物理性質和化學性質。在同一元素或化合物形成的不同晶體中，原子的排列方式也是不同的，這種不同的排列方式稱為晶體的晶體結構類型。????

晶體結構有三種基本的原子堆垛方式：立方堆垛、六方堆垛和四方堆垛。

立方堆垛是指原子沿著等間距的方格狀排列;六方堆垛是指原子沿著六邊形狀排列;四方堆垛是指原子沿著正方形狀排列。這三種堆垛方式都有各自的優點和缺點，因此在不同的晶體結構中都有所應用。???

晶體的間隙是指原子排列時的空隙或孔洞。這些間隙可以用來存儲其他原子、離子或分子，從而影響晶體的物理性質和化學性質。

一些晶體結構具有很大的空隙，如金剛石晶體中的孔洞就可以容納其他原子進入，這使得金剛石成為眾所周知的硬度極高的材料。

其中位于6個原子所組成的八面體中間的間隙稱為八面體間隙，而位于4個原子所組成的四面體中間的間隙稱為四面體間隙。圖中實心圓圈代表金屬原子，另其半徑為rA，空心圓圈代表間隙，另其半徑為rB，rB實質上表示能放入間隙內小球的最大半徑。

審核編輯：湯梓紅