关于金属原子密堆积介绍

[拼音]：jinshu yuanzi miduiji

[外文]：close packing of metallic atoms

金属键的特点是没有方向性和饱和性，因此金属晶体中每一个原子都倾向于有尽可能多的近邻原子围绕自己，这就导致金属结构属于原子密堆积和具有高配位数的特点。金属原子可看成是圆球，最紧密排列的原子层是圆球的中心位于等边三角形网的一系列顶点上，每一个圆球与周围形成正六角形的六个圆球相接触。

在三个圆球之间形成一系列的空穴(图1 )，

空穴有b和c两种（这两种排列方式在无限扩展的晶体结构中通过平移可以重合，因而对于单一的第一层是没有区别的），为了尽可能地紧密堆积，第二密堆积层的圆球必将叠放在上述两种空穴的一种上，例如在图1的b位置上。这样，在第二层上部表面显现出两种空穴a和c。这两种空穴对于两层集合体来说是有区别的，因而第三层的排列就有两种不同的方式。如果第三层处于 a位置，即与第一层相同，形成ABABAB…无限地延续，则这种排列具有六角对称性（图1右），称为六角密堆积。其理想轴比为1.633，配位数为12，其中6个在同一层内，上下两层各3个，堆积系数为74.05％。假如第三层叠落在c空穴上(图1左)，组成顺序是ABCABC…的无限排列，则属于立方面心结构，其配位数和堆积系数都与六角密堆积结构相同。这两种结构在金属元素中是最常见的。第三种常见的金属结构是体心立方结构（图2）。

每个原子的周围有 8个最近邻原子，6个次近邻原子，密堆积面是(110)面组，其堆积系数为68.01％，低于前两种最密堆积结构。

金属原子半径的定义为在密堆积排列的结构中原子间距的一半。从对具有几种不同配位结构的多型性金属元素和合金体系的研究中发现，原子半径随着配位数的降低而有规律地略有减小。如果将配位数为12的原子半径定为1，则配位数为8、6、4的原子半径分别为0.98、0.96、0.88。

参考书目

1. C. S. Barrett and T. B. Massalski，Structure of metals，3rd ed.， Pergamon， Oxford， 1980.