Ключевая разница - гексагональная закрытая упаковка по сравнению с кубической закрытой упаковкой
Термины гексагональная закрытая упаковка (HCP) и кубическая плотная упаковка (CCP) используются для обозначения двух форм расположения в химической геометрии. Эти термины объясняют расположение атомов, молекул или ионов в решетках (регулярное расположение). При описании этих устройств составляющие, из которых состоит решетка, называются сферами (атомами, молекулами или ионами). Чтобы максимизировать эффективность упаковки и свести к минимуму пустое пространство в решетке, сферы плотно упакованы. Эти устройства известны как структуры с плотной упаковкой или плотной упаковкой равных сфер. Пустые пространства между этими сферами известны как дыры. Есть три типа отверстий; треугольное отверстие, тетраэдрическое отверстие и восьмигранное отверстие. Треугольное отверстие образуется между тремя сферами. Форма этого отверстия напоминает треугольник. Тетраэдрическое отверстие образуется, когда второй слой сфер помещается на слой сфер таким образом, что треугольное отверстие закрывается сферой. Октаэдрическое отверстие образуется, когда второй слой сфер помещается на слой сфер таким образом, что треугольное отверстие оказывается открытым. Плотная гексагональная упаковка обозначается как HCP. Это расположение состоит из двух слоев сфер в одном повторяющемся узле. Кубическая плотная упаковка обозначается как CCP. Он состоит из трех слоев сфер в одном повторяющемся узле. Ключевое различие между гексагональной плотной упаковкой и кубической плотной упаковкой состоит в том, что элементарная ячейка гексагональной плотной упаковки состоит из 6 сфер, тогда как элементарная ячейка кубической плотной упаковки состоит из 4 сфер.
Что такое гексагональная плотная упаковка?
Гексагональная плотная упаковка (ГПУ) - это расположение сфер в решетке; есть два слоя сфер, расположенных один на другом, образующих тетраэдрические и октаэдрические отверстия. Это означает, что второй слой сфер размещен таким образом, что треугольные отверстия первого слоя закрыты сферами второго слоя. Третий слой сфер похож на первый слой, а четвертый слой похож на второй слой, следовательно, структура повторяется. Следовательно, повторяющаяся единица гексагональной плотной упаковки состоит из двух слоев сфер.
Рисунок 01: Модель с плотной гексагональной насадкой
Поскольку одна и та же структура повторяется через каждые два слоя сфер, сферы эффективно заполняют 74% объема решетки. Пустых мест около 26%. Каждая сфера в этом расположении окружена 12 соседними сферами. При рассмотрении центров этих 13 сфер (одна сфера + 12 соседних сфер) получается шестигранная пирамида с шестиугольным основанием. Это приводит к тому, что эта структура называется гексагональной плотной упаковкой. Гексагональная плотная упаковка имеет одно большое восьмигранное отверстие на сферу, окруженную шестью сферами, а также на каждую сферу приходится два тетраэдрических отверстия, окруженных четырьмя сферами.
Что такое Cubic Close Packing?
Кубическая плотная упаковка (КПУ) - это расположение сфер в решетке; есть три слоя сфер, расположенных один на другом, закрывающих все восьмигранные отверстия третьим слоем сфер. Повторяющийся элемент кубической плотной упаковки содержит три слоя сфер. Расположение первого слоя и второго слоя аналогично расположению гексагональной плотной упаковки. А вот третий слой уложен совсем по-другому. Он укладывается в пустоты второго слоя сфер. Это приводит к покрытию всех октаэдрических сфер. Следовательно, кубическая плотная упаковка имеет только тетраэдрические отверстия.
Рисунок 02: Сравнение HCP и CCP
Кубическая плотная упаковка эффективно заполняет 74% объема решетки сферами, а 26% занимает пустое пространство. Поскольку повторяющаяся единица кубической плотной упаковки состоит из трех слоев сфер, четвертый слой сфер напоминает первый слой, и повторяется та же самая структура. Каждая сфера в этом расположении окружена 12 соседними сферами. Существует три типа кубических решеток, основанных на расположении сфер и отверстий:
- Простой кубический (SC)
- Ганецентрированная кубическая (FCC)
- Телецентрическая кубическая (BCC)
Кубическое близкое расположение можно увидеть в расположении FCC (гранецентрированный куб). Элементарная ячейка кубической плотной упаковки состоит из 4 сфер.
Каковы сходства между гексагональной плотной упаковкой и кубической плотной упаковкой?
- Термины гексагональной плотной упаковки и кубической плотной упаковки описывают расположение сфер и отверстий (пустых пространств) в решетках.
- И в гексагональной, и в кубической плотной упаковке сферы имеют 12 соседних сфер.
- И в гексагональной плотной упаковке, и в кубической плотной упаковке 74% объема решетки заполнены сферами, а 26% заполнены пустыми пространствами.
В чем разница между гексагональной плотной упаковкой и кубической плотной упаковкой?
Гексагональная плотная упаковка по сравнению с кубической плотной упаковкой |
|
| Гексагональная плотная упаковка – это расположение сфер в решетке; есть два слоя сфер, расположенных один на другом, образующих тетраэдрические и октаэдрические отверстия. | Кубическая плотная упаковка - это расположение шаров в решетке; есть три слоя сфер, расположенных один на другом, закрывая все восьмигранные отверстия третьим слоем сфер. |
| Отверстия | |
| Гексагональная плотная упаковка имеет тетраэдрические и октаэдрические отверстия. | Кубическая плотная упаковка имеет тетраэдрические отверстия, но октаэдрические отверстия закрыты слоем сфер. |
| Единичная ячейка | |
| Элементарная ячейка гексагональной плотной упаковки состоит из 6 сфер. | Элементарная ячейка кубической плотной упаковки имеет 4 сферы. |
| Ретранслятор | |
| Повторяющаяся единица гексагональной плотной упаковки состоит из двух слоев сфер. | Повторяющаяся единица кубической плотной упаковки состоит из трех слоев сфер. |
Резюме – Гексагональная плотная упаковка против кубической плотной упаковки
Гексагональная и кубическая плотная упаковка используются для описания расположения сфер и отверстий в решетках. Разница между гексагональной плотной упаковкой и кубической плотной упаковкой состоит в том, что элементарная ячейка гексагональной плотной упаковки состоит из 6 сфер, тогда как элементарная ячейка кубической плотной упаковки состоит из 4 сфер.
