某同学在学习等径球最密堆积(立方最密堆积A1和六方最密堆积A3)

某同学在学习等径球最密堆积(立方最密堆积A1和六方最密堆积A3)后,提出了另一种最密堆积形式Ax 。如右图所示为Ax 堆积的片层形式,然后第二层就堆积在第一层的空隙上。请根据Ax 的堆积形式回答:

1)计算在片层结构中(如右图所示)球数、空隙数和切点数之比          

2)在Ax 堆积中将会形成正八面体空隙和正四面体空隙。请在片层图中画出正八面体空隙(用・表示)和正四面体空隙(用×表示)的投影,并确定球数、正八面体空隙数和正四面体空隙数之比          

3)指出Ax 堆积中小球的配位数        

4)计算Ax 堆积的原子空间利用率。

5)计算正八面体和正四面体空隙半径(可填充小球的最大半径,设等径小球的半径为r)。

6)已知金属Ni晶体结构为Ax 堆积形式,Ni原子半径为124.6 pm,计算金属Ni的密度。(Ni的相对原子质量为58.70

7)如果CuH 晶体中Cu的堆积形式为Ax  型,H填充在空隙中,且配位数是4。则H填充的是哪一类空隙,占有率是多少?

8)当该同学将这种Ax 堆积形式告诉老师时,老师说Ax 就是A1A3的某一种。你认为是哪一种,为什么?

答案

1112  一个球参与四个空隙,一个空隙由四个球围成;一个球参与四个切点,一个切点由二个球共用。

2)图略,正八面体中心投影为平面◇空隙中心,正四面体中心投影为平面切点  112  一个球参与六个正八面体空隙,一个正八面体空隙由四个球围成;一个球参与八个正四面体空隙,一个正四面体空隙由四个球围成。

3)小球的配位数为12  平面已配位4个,中心球周围的四个空隙上下各堆积4个,共12个。

474.05%   4个相邻小球中心构成底面,空隙上小球的中心为上底面的中心构成正四棱柱,设小球半径为r,则正四棱柱边长为2 r,高为r,共包括1个小球(41/411/2),空间利用率为 

5)正八面体空隙为0.414 r,正四面体空隙为0.225 r

68.91g/cm3  根据第(4)题,正四棱柱质量为58.70 / NA g,体积为1.094×1023cm3

7H填充在正四面体空隙,占有率为50%  正四面体为4配位,正八面体为6配位,且正四面体空隙数为小球数的2倍。

8Ax 就是A1,取一个中心小球周围的4个小球的中心为顶点构成正方形,然后上面再取两层,就是顶点面心的堆积形式。底面一层和第三层中心小球是面心,周围四小球是顶点,第二层四小球(四个空隙上)是侧面心。  也可以以相邻四小球为正方形边的中点(顶点为正八面体空隙),再取两层,构成与上面同样大小的正方体,小球位于体心和棱心,实际上与顶点面心差1/2单位。

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