三维密堆积

---

介绍

密堆积定义为晶格中原子、离子或分子的排列方式，其特点是单位体积(V)中原子数量最多。密堆积在许多晶体结构中都有体现，也是大多数金属和一些结晶惰性气体的重要特征。

构成晶格的所有粒子（可能是原子、离子或分子）都必须具有相同的球形固体形状。密堆积有多种形式：一维（1-D）密堆积、二维（2-D）密堆积和三维（3-D）密堆积。当一个球体与其周围六个球体表面接触时，就会形成六方密堆积。这种堆积方式也被称为二维的ABABA…型排列。

许多晶体结构都基于相同类型原子的密堆积，也存在大离子密堆积，并在剩余空间中填充较小的离子。密堆积有各种形式，如一维（1-D）密堆积、二维（2-D）密堆积和三维（3-D）密堆积。当一个球体与其周围六个球体表面接触时，就会形成六方密堆积（HCP）。这种堆积方式也被称为二维的ABABA…型排列。

Cdang衍生作品：Muskid，密堆积，CC BY-SA 3.0

六方最密堆积

在称为六方密堆积的二维原子排列中，三个原子层构成晶胞。在上下层中，每个六边形的角上各有六个原子，每个六边形中间也各有一个原子。中间层被称为密堆积层，因为它由夹在上下层之间的三个原子组成。这是以这种方式实现最高密度原子堆积的两种简单方法之一；另一种是面心立方点阵(fcc)。一些具有HCP型结构的金属包括镁(Mg)、锌(Zn)、钴(Co)、镉(Cd)等。但与FCC金属相比，HCP金属的延展性相当低。

用户：Greg L，六方密堆积晶胞，CC BY-SA 3.0

立方最密堆积

原子也可以排列成称为立方密堆积的二维结构。在这种情况下，晶胞由四层原子组成。在上下层中，每个六边形的角上各有六个原子，每个六边形中间也各有一个原子。第一层的压缩可以容纳第二层的原子。此外，与第一层的原子相比，第三层的原子占据一组不同的压缩位置。基于立方密堆积，存在三种不同类型的立方点阵：简单立方点阵、面心立方点阵和体心立方点阵。立方密堆积的一些例子包括铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)和铝(Al)。

Tomruen，方形圆形网格球体，CC BY-SA 4.0

晶体中的密堆积

在晶体形成过程中，组成粒子（可能是原子、分子或离子）彼此紧密相连。紧密堆积的排列方式是指最大可用空间被占据，留下最少的自由空间。

这对应于最大可能密度(d)的条件。并且，封闭系统的稳定性与堆积条件成正比，即堆积越紧密，堆积系统的稳定性越高。我们所知或可见的大多数固体都是晶体固体。众所周知，晶体中组成粒子的形状和大小可能不同，因此，粒子的密堆积方式也会根据晶格的形状和大小而变化。这里，球体的排列应该更有效，以便空隙最小。

结论

任何类型的晶体或晶格都是由各种不同形状或大小的组成粒子形成的，因此，粒子的密堆积方式也会根据它们的形状和大小而变化。密堆积定义为晶格中组成粒子的有效排列。构成晶格的所有粒子（可能是原子、离子或分子）都必须具有相同的球形固体形状。当一个球体与其周围六个球体表面接触时，就会形成六方密堆积。这种堆积方式也被称为二维的ABABA…型排列。

常见问题

1. 什么是原子的密堆积？

密堆积定义为晶格中原子、离子或分子的排列方式，其特点是单位体积(V)中原子数量最多。密堆积在许多晶体结构中都有体现。

2. 原生晶胞是什么意思？

原生晶胞是指仅在晶格角上找到的晶胞（组成粒子）。

3. 密堆积的各种形式是什么？

广义上讲，密堆积有三种形式：一维（1-D）密堆积、二维（2-D）密堆积和三维（3-D）密堆积。

4. HCP 是什么意思？

HCP，即六方密堆积，是一种二维原子排列，其中晶胞具有三层原子。在上下层中，每个六边形的角上各有六个原子，每个六边形中间也各有一个原子。

5. NaCl（氯化钠）具有哪种类型的晶体排列？

氯化钠具有立方密堆积 (CCP) 型晶体排列。