Kluczowa różnica – sześciokątne zamknięcie w porównaniu z sześciennym zamknięciem
Terminy Heksagonalne zamknięte upakowanie (HCP) i sześcienne zamknięte upakowanie (CCP) są używane do nazwania dwóch form ułożenia w geometrii chemicznej. Terminy te wyjaśniają układ atomów, cząsteczek lub jonów w sieciach (układy regularne). Opisując te układy, składniki, z których wykonana jest sieć, nazywane są kulami (atomami, cząsteczkami lub jonami). Aby zmaksymalizować wydajność pakowania i zminimalizować puste przestrzenie w siatce, kulki są ciasno upakowane. Takie układy są znane jako struktury upakowane najbliżej siebie lub ciasne upakowanie równych kul. Puste przestrzenie między tymi sferami nazywane są dziurami. Istnieją trzy rodzaje otworów; dziura trygonalna, dziura czworościenna i dziura oktaedryczna. Pomiędzy trzema kulami powstaje trójkątny otwór. Kształt tej dziury przypomina trójkąt. Dziura czworościenna powstaje, gdy druga warstwa sfer jest umieszczona na warstwie sfer w taki sposób, że otwór trójkątny jest przykryty sferą. Dziura oktaedryczna powstaje w wyniku nałożenia drugiej warstwy kulek na warstwę kulek w taki sposób, aby odsłonić dziurę trygonalną. Sześciokątne ciasne opakowanie jest oznaczone jako HCP. Ten układ ma dwie warstwy sfer w jednej powtarzającej się jednostce. Zamknięte opakowanie sześcienne jest oznaczone jako CCP. Ma trzy warstwy sfer w jednej powtarzalnej jednostce. Kluczowa różnica między heksagonalnym ciasnym upakowaniem a sześciennym ciasnym upakowaniem polega na tym, że komórka elementarna heksagonalnego ciasnego upakowania ma 6 sfer, podczas gdy komórka elementarna sześciennego ciasnego upakowania ma 4 sfery.
Co to jest pakowanie sześciokątne?
Heksagonalne ciasne upakowanie (HCP) to układ kulek w siatce; dwie warstwy kul nałożonych jedna na drugą tworzą dziury czworościenne i oktaedryczne. Oznacza to, że druga warstwa kulek jest umieszczona w taki sposób, że trójkątne otwory pierwszej warstwy są przykryte kulkami drugiej warstwy. Trzecia warstwa kulek przypomina pierwszą warstwę, a czwartą warstwę przypomina drugą warstwę, stąd struktura się powtarza. Dlatego powtarzająca się jednostka sześciokątnego, ciasnego układu upakowania składa się z dwóch warstw kulek.
Rysunek 01: Sześciokątny model z zamkniętym opakowaniem
Ponieważ ta sama struktura powtarza się po każdych dwóch warstwach kulek, kulki skutecznie wypełniają 74% objętości sieci. Puste przestrzenie to około 26%. Każda sfera w tym układzie jest otoczona przez 12 sąsiednich sfer. Biorąc pod uwagę środki tych 13 sfer (jedna sfera + 12 sąsiednich sfer), otrzymujemy sześcioboczną piramidę o sześciokątnej podstawie. Prowadzi to do nazwania tej struktury heksagonalnym ciasnym układem upakowania. Sześciokątny ciasno upakowany układ ma jeden duży ośmiościenny otwór na sferę, która jest otoczona sześcioma sferami, a także, dla każdej sfery, są dwa czworościenne dziury otoczone czterema sferami.
Co to jest opakowanie Cubic Close?
Cubic close up (CCP) to układ kulek w siatce; są trzy warstwy sfer umieszczone jedna na drugiej, zakrywając wszystkie otwory oktaedryczne trzecią warstwą sfer. Powtarzająca się jednostka sześciennego, zwartego upakowania zawiera trzy warstwy kulek. Układ pierwszej warstwy i drugiej warstwy jest podobny do układu sześciokątnego ciasnego upakowania. Ale trzecia warstwa jest umieszczona w zupełnie inny sposób. Jest ułożony w puste przestrzenie drugiej warstwy kulek. Powoduje to pokrycie wszystkich sfer oktaedrycznych. Dlatego sześcienny układ ciasnego upakowania ma tylko czworościenne otwory.
Rysunek 02: Porównanie HCP i CCP
Sześcienne wypełnienie skutecznie wypełnia 74% objętości sieci kulkami, a 26% to pusta przestrzeń. Ponieważ powtarzająca się jednostka ciasnego upakowania sześciennego ma trzy warstwy sfer, czwarta warstwa sfer przypomina pierwszą warstwę i ta sama struktura się powtarza. Każda sfera w tym układzie jest otoczona przez 12 sąsiednich sfer. Istnieją trzy rodzaje krat sześciennych, oparte na układzie kul i otworów;
- Prosty sześcienny (SC)
- Częściocentryczny (FCC)
- Kubek skoncentrowany na ciele (BCC)
Układ sześcienny z bliskim tempem można zobaczyć w układzie FCC (sześcienny wyśrodkowany na twarzy). Komórka elementarna sześciennego, ciasno upakowanego układu ma 4 kule.
Jakie są podobieństwa między zamknięciem sześciokątnym a zamknięciem sześciennym?
- Zarówno heksagonalne, jak i sześcienne, zamknięte terminy opisują rozmieszczenie kulek i otworów (pustych przestrzeni) w kratach.
- Zarówno sześciokątne uszczelnienie zamknięte, jak i sześcienne uszczelnienie zamknięte mają kule z 12 sąsiednimi kulami.
- Zarówno układy z uszczelkami sześciokątnymi, jak i uszczelkami sześciennymi mają 74% objętości siatki wypełnione kulami, a 26% pustymi przestrzeniami.
Jaka jest różnica między zamknięciem sześciokątnym a zamknięciem sześciennym?
Sześciokątne zamknięcie w porównaniu z sześciennym zamknięciem |
|
| Heksagonalne ciasne upakowanie to układ kulek w siatce; dwie warstwy kul nałożonych jedna na drugą tworzą otwory czworościenne i oktaedryczne. | Ścisłe upakowanie sześcienne to układ kulek w siatce; są trzy warstwy sfer umieszczone jedna na drugiej, zakrywając wszystkie otwory oktaedryczne trzecią warstwą sfer. |
| Otwory | |
| Sześciokątne ciasne upakowanie ma otwory czworościenne i ośmiościenne. | Ścisłe upakowanie sześcienne ma dziury czworościenne, ale dziury oktaedryczne są pokryte warstwą kul. |
| Jednostka komórkowa | |
| Komórka elementarna sześciokątnego ciasnego upakowania ma 6 kulek. | Komórka elementarna sześciennego wypełnienia ma 4 kulki. |
| Jednostka powtarzalna | |
| Powtarzalna jednostka heksagonalnego ciasnego upakowania ma dwie warstwy kulek. | Powtarzalna jednostka sześciennego upakowania ciasnego składa się z trzech warstw kulek. |
Podsumowanie – Sześciokątne zamknięcie w porównaniu z sześciennym zamknięciem
Sześciokątny i sześcienny ciasny układ upakowania służy do opisu układu kulek i otworów w sieciach. Różnica między heksagonalnym ciasnym upakowaniem a sześciennym ciasnym upakowaniem polega na tym, że komórka elementarna heksagonalnego ciasnego upakowania ma 6 sfer, podczas gdy komórka elementarna sześciennego ciasnego upakowania ma 4 sfery.
