격자 중심잡기와 배위수

금속 여부와 관계없이 결정성 고체의 구조는 단위 셀이라고 하는 가장 간단한 반복 유닛을 고려하여 가장 잘 설명됩니다. 단위 셀은 원자 또는 이온의 위치를 나타내는 격자 점으로 구성됩니다. 전체 구조는 이 단위 셀이 3차원에서 반복되는 것으로 구성됩니다. 입방 격자에 존재하는 단위 세포의 세 가지 상이한 유형은 도 1에 도시된다.

단위 셀의 종류

동일한 구체의 큰 숫자를 복용하고 하나의 레이어가 바로 아래 레이어의 구체 위에 있도록 컨테이너에 균일하게 배열 상상해보십시오. 이러한 배열은 간단한 입방 구조라고 하며, 단위 셀은 간단한 입방 단위 셀 또는 원시 입방 단위 셀이라고 합니다. 간단한 입방 구조에서 구체는 가능한 한 밀접하게 포장되지 않으며 컨테이너 부피의 약 52 %만 “채웁니다”.

이러한 유형의 배열의 원자는 레이어에서 가장 가까운 네 이웃만 접촉합니다. 위의 레이어에서 바로 위에 원자 한 개; 그리고 아래 레이어에서 바로 그 아래에 하나의 원자. 결정선 접점의 각 입자가 조정 번호로 알려진 다른 입자의 수입니다. 간단한 입방 배열의 폴로늄 원자의 경우 조정 번호는 6입니다.

그림 1. 입방 격자 시스템에 의해 전시 된 세 가지 다른 결정 격자 구조.

원시 입방 격자에서 모든 방향으로 반복되는 단위 셀은 8 개의 원자의 중심에 의해 정의된 큐브입니다. 이 단위 셀의 인접한 모서리에 원자는 서로 접촉, 그래서 입방 단위 셀은 그 안에이 원자의 부분만 포함. 간단한 입방 단위 셀의 구석에 원자는 총 8 개의 단위 세포에 의해 포함 되기 때문에, 그 원자의 단지 1/8 특정 단위 셀 내에. 그리고 각 간단한 입방 단위 셀은 8개의 “모서리”각각에 하나의 원자가 있기 때문에, 1개의 간단한 입방 단위 셀 안에 8× 1/8= 1 원자가 있습니다.

일부 금속은 모든 모서리에 원자가 있는 입방 단위 셀과 중앙에 원자가 있는 배열로 결정화됩니다. 이를 바디 중심의 입방(BCC) 솔리드라고 합니다. BCC 단위 셀의 모서리에 있는 원자는 서로 접촉하지 않고 중앙에 있는 원자에 연락합니다. BCC 단위 셀에는 8개의 모서리(8개의 모서리에서 각각 원자의 1/8/× 1)와 중앙에서 원자 1개, 원자 1개 등 두 개의 원자가 포함되어 있습니다. 이 구조의 모든 원자는 그 위에 있는 4개의 원자와 그 아래 층에 있는 4개의 원자를 만진다. 따라서, BCC 구조의 원자는 8의 조정 번호를 갖는다. BCC 배열의 원자는 전체 볼륨의 약 68 %를 차지하는 간단한 입방 구조보다 훨씬 더 효율적으로 포장됩니다.

다른 많은 금속은 구석구석과 각 얼굴의 중심에 원자가 있는 입방 단위 셀이 있는 배열로 결정화됩니다. 이 배열을 얼굴 중심의 입방 (FCC) 솔리드라고합니다. FCC 단위 셀에는 8개의 모서리(모서리에서 8× 1/8= 1 원자) 각각의 원자의 1/8과 6개의 얼굴 각각에 원자의 반(얼굴에서 6× 1/2= 3 원자)의 원자 의 1/8이 포함됩니다. 모서리의 원자는 큐브의 얼굴 대각선을 따라 인접한 면의 중심에 있는 원자를 만져줍니다. 원자는 동일한 격자 점에 있기 때문에 동일한 환경을 갖습니다. FCC 배열의 원자는 가능한 한 밀접하게 함께 포장되며 원자는 볼륨의 74 %를 차지합니다. 각 원자는 자체 레이어에 6개의 원자, 위의 레이어에 3개, 아래 레이어에 3개의 원자를 접촉합니다. 이 배열에서 각 원자는 이웃 근처의 12에 닿기 때문에 조정 번호가 12입니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 10.5 물질의 고체 상태,크리스탈 솔리드의 10.6 격자 구조에서 적용되었습니다.