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球体最紧密堆积原理

时间:2022-10-20 百科知识 版权反馈
【摘要】:根据晶体中质点的相互结合要遵循内能最小的原则,从球体堆积角度来看,球体的堆积密度愈大,系统的内能就愈小,即球体最紧密堆积原理。在没有其他因素的影响下,晶体中的质点在空间的排列是服从最紧密堆积原理的。球体的最紧密堆积可分为等大球的堆积和非等大球的堆积。在离子晶格中和金属晶格中离子键、金属键无方向性和饱和性,晶体结构可看成大的质点作球体最紧密堆积,小的质点充填大质点堆积的空洞。

4.4.1 球体最紧密堆积原理

离子可看成一个具有一定范围的球体,因此晶体中各离子间的相互结合,可看做球体的相互堆积。根据晶体中质点的相互结合要遵循内能最小的原则,从球体堆积角度来看,球体的堆积密度愈大,系统的内能就愈小,即球体最紧密堆积原理。在没有其他因素(如价键的方向性)的影响下,晶体中的质点在空间的排列是服从最紧密堆积原理的。

球体的最紧密堆积可分为等大球的堆积和非等大球的堆积。如果晶体系由同一种质点组成,如Cu、Ag、Au等单质晶体为等大球堆积方式;如系由不同的质点组成,如NaCl、MgO等,则为非等大球堆积方式。

在晶体结构中,质点之间尽可能相互靠近,占有最小空间,相互作用力达到平衡,内能达到最小,晶体为最稳定。在离子晶格中和金属晶格中离子键、金属键无方向性和饱和性,晶体结构可看成大的质点(大的原子、阴离子和少数分子)作球体最紧密堆积,小的质点(小的原子、小阳离子)充填大质点堆积的空洞。

图4.4为一层球的最紧密堆积与两层球的最紧密堆积示意图

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图4.4 一层球的最紧密堆积与两层球的最紧密堆积

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