5. Плотнейшие шаровые упаковки

а б

в г

Плотная упаковка шаров в одном (а) и двух слоях (б) и образующиеся тетраэдрические (в) и октаэдрические (г) пустоты Кубическая плотнейшая шаровая упаковка

• шары третьего слоя уложены в октаэдрические пустоты

• шары третьего слоя находятся над пустотами первого

• упаковка трехслойная, повторение наступает в четвертом слое.

Гексагональная плотнейшая шаровая упаковка

• шары третьего слоя уложены в тетраэдрические пустоты

• третий слой точно повторяет первый

• упаковка оказывается двухслойной.

1. ГЦК решетка: a = b = c,  =  =  = 90^о. Атомы находятся в вершинах куба и в центре каждой грани. Медь, алюминий, никель, золото.

2. ОЦК решетка: a = b = c,  =  =  = 90^о. Атомы находятся в вершинах куба и в центре куба - на пересечении его главных диагоналей (рис.2.3). Решетку имеют хром, вольфрам, ванадий, молибден.

3. ГПУ решетка. (a = b  c, a = b = 90°,  = 120°). Атомы находятся в вершинах (узлах) и в центре каждого шестиугольника; три (или 6) дополнительных атомов расположены в центрах трех боковых граней. Цинк, магний, кадмий.

4. Тетрагональная решетка (a = b  c,  =  =  = 90^о) бывает объемно-центрированной и гранецентрированной. Индий и радий.

Полиморфизм

Некоторые металлы, в основном, переходные

химические соединения (оксиды, нитриды, карбиды)

При низких температурах - хрупкие (наличие направленной ковалентной связи)

• При повышении температуры эти связи разрушаются, металлы переходят в металлические модификации.

Общая закономерность: с повышением температуры наблюдаются переходы от ковалентных структур к металлическим, но не наоборот.

• При росте давления – переход к упакованным решеткам: ОЦКГЦК, ГПУ

Белое олово (тетрагональная решетка, металлическая связь)

изменение типа связи - значительные изменения объема

ниже 13,2 С превращается в серое олово с искаженной кубической решеткой, подобной алмазу, и свойствами полупроводника (ширина запрещенной зоны 0,08 эВ)

Превращение сопровождается увеличением объема на 26 %, олово разрушается, рассыпаясь в серый порошок («оловянная чума»).

Кварц

кристалл стекло

Железо

тип химической связи не меняется – не приводит к большим изменениям объема.

Аллотропные формы некоторых металлов

Металл	Аллотропная форма	Интервал температур, °С	Кристаллическая решетка
Fe	  δ	< 911 911 - 1392 1392 - 1539	ОЦК ГЦК ОЦК
Ti	 	< 882 882 - 1671	ГПУ ОЦК
Sn	 	< 18 18 - 232	Решетка алмаза Тетрагональная
Co	 	< 460 460 - 1480	ГПУ ГЦК
U	  	< 668 668 - 720 720 - 1132	Орторомбическая Тетрагональная ОЦК

графен