Ключова разлика – Шестоъгълна плътна опаковка срещу кубична плътна опаковка
Термините Шестоъгълна затворена опаковка (HCP) и кубична плътна опаковка (CCP) се използват за назоваване на две форми на подреждане в химическата геометрия. Тези термини обясняват подреждането на атоми, молекули или йони в решетки (правилно подреждане). Когато се описват тези подредби, съставките, от които е направена решетката, са известни като сфери (атоми, молекули или йони). За да се увеличи максимално ефективността на опаковането и да се сведат до минимум празните пространства в решетката, сферите са плътно опаковани. Тези подредби са известни като най-плътно опаковани структури или плътно опаковане на еднакви сфери. Празните пространства между тези сфери са известни като дупки. Има три вида дупки; тригонална дупка, тетраедрична дупка и октаедрична дупка. Между три сфери се образува триъгълен отвор. Формата на тази дупка прилича на триъгълник. Тетраедричен отвор се образува, когато вторият слой от сфери се постави върху слоя от сфери по такъв начин, че тригоналния отвор да бъде покрит от сфера. Октаедричната дупка се образува, когато вторият слой от сфери се постави върху слой от сфери по такъв начин, че тригоналната дупка да бъде открита. Шестоъгълната плътна опаковка се обозначава като HCP. Тази подредба има два слоя сфери в една повтаряща се единица. Кубичната плътна опаковка се обозначава като CCP. Има три слоя сфери в една повтаряща се единица. Ключовата разлика между хексагонално плътно опаковане и кубично плътно опаковане е, че единична клетка с хексагонално плътно опаковане има 6 сфери, докато единична клетка с кубично плътно опаковане има 4 сфери.
Какво е шестоъгълно плътно опаковане?
Хексагоналното плътно опаковане (HCP) е подреждане на сфери в решетка; има два слоя сфери, разположени един върху друг, образувайки тетраедрични и октаедрични дупки. Това означава, че вторият слой сфери са поставени по такъв начин, че тригоналните отвори на първия слой са покрити от сферите на втория слой. Третият слой от сфери прилича на първия слой, а четвъртият слой прилича на втория слой, следователно структурата се повтаря. Следователно, повтарящата се единица на шестоъгълно плътно опаковане се състои от два слоя сфери.
Фигура 01: Шестоъгълен модел на плътно опаковане
Тъй като същата структура се повтаря след всеки два слоя сфери, сферите ефективно запълват 74% от обема на решетката. Празните места са около 26%. Всяка сфера в тази подредба е заобиколена от 12 съседни сфери. Когато се разгледат центровете на тези 13 сфери (една сфера + 12 съседни сфери), се получава шестстранна пирамида с шестоъгълна основа. Това води до назоваването на тази структура като шестоъгълна плътна опаковка. Шестоъгълното устройство за плътно опаковане има един голям октаедричен отвор на сфера, който е заобиколен от шест сфери, а също така за всяка сфера има два тетраедрични отвора, заобиколени от четири сфери.
Какво е Cubic Close Packing?
Кубично плътно опаковане (CCP) е подреждане на сфери в решетка; има три слоя сфери, разположени една върху друга, покриващи всички октаедрични дупки с трети слой сфери. Повтарящата се единица на кубична плътна опаковка съдържа три слоя сфери. Подредбата на първия слой и втория слой е подобна на тази на хексагоналната плътна опаковка. Но третият слой е поставен по съвсем различен начин. Той е подреден в кухините на втория слой от сфери. Това води до покриване на всички октаедрични сфери. Следователно, кубичното устройство за плътно опаковане има само тетраедрични отвори.
Фигура 02: Сравнение между HCP и CCP
Кубичната плътна опаковка ефективно запълва 74% от обема на решетката със сфери и 26% е празно пространство. Тъй като повтарящата се единица на кубична плътна опаковка има три слоя от сфери, четвъртият слой от сфери прилича на първия слой и същата структура се повтаря. Всяка сфера в тази подредба е заобиколена от 12 съседни сфери. Има три типа кубични решетки, базирани на подреждането на сфери и дупки;
- Прост куб (SC)
- Гранцецентриран куб (FCC)
- Кубик с център на тялото (BCC)
Кубичната подредба с близко темпо може да се види в FCC (кубика с лицев център). Елементарната клетка на кубична плътна опаковка има 4 сфери.
Какви са приликите между шестоъгълното плътно опаковане и кубичното плътно опаковане?
- Както термините за хексагонално плътно опаковане, така и за кубично плътно опаковане описват подреждането на сфери и дупки (празни пространства) в решетките.
- И шестоъгълната плътна опаковка, и кубичната плътна опаковка имат сфери с 12 съседни сфери.
- И шестоъгълната затворена опаковка, и кубичната плътна опаковка имат 74% от обема на решетката, запълнен със сфери, и 26% запълнени с празни пространства.
Каква е разликата между шестоъгълно плътно опаковане и кубично плътно опаковане?
Хексагонално плътно опаковане срещу кубично плътно опаковане |
|
| Хексагоналното плътно опаковане е подреждане на сфери в решетка; има два слоя от сфери, разположени една върху друга, образувайки тетраедрични и октаедрични дупки. | Кубичното плътно опаковане е подреждане на сфери в решетка; има три слоя от сфери, разположени един върху друг, покриващи всички октаедрични дупки с трети слой от сфери. |
| Дупки | |
| Хексагоналната плътна опаковка има тетраедрични и октаедрични отвори. | Кубичната плътна опаковка има тетраедрични дупки, но октаедричните дупки са покрити от слой сфери. |
| Елементарна клетка | |
| Елементарната клетка на хексагонална плътна опаковка има 6 сфери. | Елементарната клетка на кубичната плътна опаковка има 4 сфери. |
| Повтаряща се единица | |
| Повтарящата се единица от шестоъгълна плътна опаковка има два слоя сфери. | Повтарящата се единица от кубична плътна опаковка има три слоя сфери. |
Обобщение – Шестоъгълна плътна опаковка срещу кубична плътна опаковка
Хексагоналното и кубичното плътно опаковане се използват за описание на разположението на сфери и дупки в решетките. Разликата между хексагонално плътно опаковане и кубично плътно опаковане е, че единична клетка с хексагонално плътно опаковане има 6 сфери, докато единична клетка с кубично плътно опаковане има 4 сфери.
