Une cellule unitaire hexagonale à emballage fermé (hcp) a un type demballage ABAB . Pour calculer la fraction demballage, nous avons besoin du volume de la cellule unitaire.

Volume du treillis hcp = (Zone de base) $ \ cdot $ (Hauteur de la cellule unitaire)
Chaque hexagone a un côté = $ 2 \ cdot r $
Aire de base = $ 6 $ (Aire de petits triangles équilatéraux constituant lhexagone)
$$ = 6 \ cdot \ frac {\ sqrt {3}} {4} \ times (2r) ^ 2 $$ $$ = 6 \ cdot \ sqrt {3} \ cdot r ^ 2 $$

Par conséquent, volume $ = 6 \ cdot \ sqrt {3} \ cdot r ^ 2 $ (Hauteur de cellule unitaire)

Cest le point où je suis bloqué. Comment connaître la hauteur de la cellule unitaire?

Jai cherché dans les manuels et découvert cette hauteur $ = 4r \ cdot \ sqrt {\ frac {2} {3}} $. Pouvez-vous expliquer pourquoi?

Réponse

Nous allons lessayer en utilisant les similitudes entre hcp et ccp. Ici, nous savons que $ hcp $ et $ ccp $ ont un treillis similaire sauf le fait que $ hcp $ est de type ABAB alors que $ ccp $ est de type ABCABC. Par conséquent, nous savons également que leur fraction demballage $ (\ phi) $ est la même et $$ \ phi = \ frac {\ pi} {3 \ sqrt {2}} $$ Maintenant, comme vous lavez mentionné, Volume du réseau hcp $ = 6 \ sqrt {3} r ^ 2h $. Il y a 6 atomes au total dans hcp. Doù $$ \ frac {6 \ left (\ frac {4} {3} \ right) \ pi r ^ 3} {6 \ sqrt {3} r ^ 2 h} = \ frac {\ pi} {3 \ sqrt {2}} $$ Pour simplifier, nous obtenons la hauteur du treillis hcp $$ h = 4r \ left (\ sqrt {\ frac {2} {3}} \ right) $$

Commentaires

  • On obtient que leur fraction demballage est égale après avoir évalué le volume à partir de la hauteur, etc. Votre réponse fonctionne à rebours.

Réponse

Pour calculer la hauteur dune cellule unitaire, considérons un vide tétraédrique dans un agencement demballage fermé hexagonal. Il peut être imaginé comme 3 sphères solides se touchant et au centre, vous avez une autre sphère empilée sur elles. Une version interactive peut être consultée sur ce site . La situation ressemble à ceci:

quatre sphères bleues avec un vide tétraédrique

Si vous joignez les centres de ces quatre sphères, vous obtiendrez un tétraèdre. Cest essentiellement une pyramide avec une base triangulaire. Je suppose que chaque arête de notre tétraèdre est égale à $ a $.

Maintenant, vous avez une pyramide ($ ABCD $), avec une base équilatérale ($ \ Delta BCD $), je voudrais que vous déposiez une perpendiculaire du point le plus élevé ($ A $) au centre ($ G $) de la base triangulaire. Si vous me suivez correctement, vous aurez un chiffre comme celui-ci:

entrez la description de limage ici

Tout ce que nous avons à maintenant est de calculer la longueur $ AG $. Pour cela, utilisez simplement le théorème de Pythagore dans $ \ Delta AGD $.

$$ \ begin {align *} AD ^ 2 & = AG ^ 2 + GD ^ 2 \ tag {1} \ end {align *} $$

Bien que nous sachions que $ AD = a $, le côté $ GD $ reste inconnu. Mais cest facile à calculer. Le point $ G $ est le centre de gravité de $ \ Delta BCD $. Ainsi, la longueur $ GD $ est égale à $ a / \ sqrt {3} $. En ajoutant les valeurs de notre première équation, nous obtenons $ AG = a \ sqrt {\ frac {2} {3}} $. Mais notez que cest la moitié de la hauteur de notre cellule unitaire. Ainsi, la hauteur requise est $ 2a \ sqrt {\ frac {2} {3}} $.

Réponse

HCP

Dans la structure hexagonale compacte la plus proche, $ a = b = 2r $ et $ c = 4 \ sqrt {\ frac23} r $ , où $ r $ est le rayon atomique de latome. Les côtés de la cellule unitaire sont perpendiculaires à la base, donc $ \ alpha = \ beta = 90 ^ \ circ $ .

Pour un plus proche -tructure compacte, les atomes aux coins de base de la maille élémentaire sont en contact, donc $ a = b = 2 r $ . La hauteur ( $ c $ ) de la cellule unitaire, qui est plus difficile à calculer, est $ c = 2a \ sqrt {\ frac23} r = 4 \ sqrt {\ frac23} r $ .

HCP

Soit larête de la base hexagonale égale $ a $

Et la hauteur de lhexagone égale $ h $

Et le rayon de la sphère est égal à $ r $

La sphère centrale de la première couche se trouve exactement au-dessus du vide de la deuxième couche B.

La sphère centrale et les sphères de la 2ème couche B sont en contact

Donc, dans $ \ Delta PQR $ ( un triangle équilatéral):

$ \ overline {PR} = 2r $ , Draw $ QS $ tangente aux points

$$ ∴ \ text {In} \ Delta QRS \ text {:} \ angle QRS = 30 ^ \ circ, \ overline {SR} = r $$

$$ \ cos30 ^ \ circ = \ frac {\ overline {SR}} {\ overline { QR}} $$

$$ \ overline {QR} = \ frac {r} {\ frac {\ sqrt {3}} { 2}} = \ frac {2r} {\ sqrt 3} $$

$$ ∴ \ overline {PQ} = \ sqrt {\ overline {PR} ^ 2 – \ overline {QR} ^ 2} = \ sqrt {4r ^ 2 – \ frac {4r ^ 2} {3}} $$

$$ h_1 = \ sqrt {\ frac {8r ^ 2} {3}} = 2 \ sqrt \ frac {2} {3} r $$

$$ ∴ h = 2h_1 = 4 \ sqrt {\ frac23} r $$

Par conséquent, dans le calcul de lefficacité demballage de hcp arr angement, la hauteur de la cellule unitaire est prise comme $ 4r \ sqrt {\ frac {2} {3}} $ .

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Commentaires

  • Que signifie le triangle de points?
  • Comment se fait-il que langle QRS soit de 30 degrés?

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