在体心立方密堆积中,可以通过体心平移——将顶角原子平移到体心或者将体心原子平移到顶角,使得原子周围环境完全相同,因此其晶胞被称为体心立方晶胞。
晶胞体积
晶胞中两个球的体积
由此可见,体心立方晶胞的空间利用率要略低于最密堆积的74%。
那么晶胞密度
K在20℃时的实测密度为是也0.89 g/cm3。
金属单质的堆积以两种最密堆积为主,因为最邻近的金属键对结构的稳定性起主要作用,较长的键贡献很少。非最密堆积的金属单质以体心立方密堆积为主,其他结构比较少见。这些结构的存在,表明影响金属单质结构的因素不是唯一的,参与成键的价电子数及其他轨道也有一定影响。同时,把金属原子视为等径圆球也不应绝对化。
一种金属单质采取哪种结构,既有内在原因,也受外界条件影响。研究表明,原子价层s,p电子数会影响晶体结构,d电子主要影响键的强度。
温度、压力等外部条件也会使金属单质结构改变,出现多种同素异构体。例如,Fe的晶体结构随升温会逐渐从体心立方(α相)→面心立方(γ相)→体心立方(δ相)。
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