故而, 从几何角度看,金属原子之间或者粒子之间的相互结合,在形式上可以看作是球体间的相互堆积。
晶体具有
最小内能性,原子和离子相互结合时,相互间的引力和
斥力处于
平衡状态,这就相当于要求球体间做紧密堆积!
1、晶体金属中原子的堆积方式常见的有:
六方密堆积(HCP)(又称镁型堆积),面心立方密堆积(FCC)(又称铜型堆积),体心立方堆积(BCC)(又称钾型堆积),其中面心立方密堆积和六方立方密堆积的空间利用率最大为74%,而体心立方堆积的空间利用率仅为68%
2、不等大球体做紧密堆积时,可以看作较大的球体成等大球的堆积方式,较小的球体按其本身的大小来填充
八面体或者
四面体空隙,这多见于
离子晶体中,比如
氯化钠等。
晶体中的原子(或离子)在没有其他因素(例如
价键的
方向性、
正负离子的相间排列等)的影响下,由于彼此之间的吸引力会尽可能地靠近,以形成空间密堆积排列的稳定结构。空间堆积的
致密度用空间利用率(
晶胞内原子总体积占晶胞体积的
百分数)表示。
将离子(一般为
金属离子)近似地看成是等径的刚球。球的间隙有B和C两种。在排第二层时须将球放到B(或C)位才能得到最紧密的堆积。但排第三层时,由于第二层形成的
球隙可能是A或C(设第二层为B 位),所以视球放置的位置不同而有两种密堆积结构。
①
立方密堆积。将第三层球放到C位,则第四层球放入第三层球形成的间隙 A处,并依ABCABC…规律重复地堆积下去。面心立方的(111)面沿【111】方向堆积的情况就是如此,
金属
Cu、Al、Au等的结构属于这种结构。
② 六角密堆积。将第三层球放到 A位,并依ABABAB…顺序堆积下去。当
六角晶系中
轴比с/a=1.633时,其(0001)面沿【0001】方向的堆积情况就如此。金属
Zn、
Mg、Be等属于这种结构。