Sisältö
Kiintoaineiden sisällä olevat atomit on järjestetty yhdeksi useista jaksollisista rakenteista, joita kutsutaan hilaksi. Kiteiset rakenteet, toisin kuin amorfiset rakenteet, osoittavat selvän toistuvan kuvion atomijärjestelyistä. Suurin osa kiinteistä aineista muodostaa säännöllisen atomien järjestelyn tapana minimoida järjestelmän energia. Yksinkertaisinta toistuvaa atomien yksikköä rakenteessa kutsutaan yksikkösoluksi. Koko kiinteä rakenne koostuu tästä yksikkösolusta, joka toistetaan kolmessa ulottuvuudessa.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Timanttihila on kasvikeskuksessa kuutio. Yksinkertaistettu pakkausjae on 8 x (V-atomi) / V-yksikkökenno. Kun korvaukset on tehty tunnettuihin pallojen ja kuutioiden tilavuuteen ja yksinkertaistettu, yhtälöstä tulee √3 x π / 16 liuoksella 0,3401.
Hilajärjestelmiä on yhteensä 14 tyyppiä, jotka on jaettu seitsemään luokkaan. Seitsemän tyyppisiä hilatyyppejä ovat kuutio, tetragonaalinen, monokliiniset, ortorombosetit, romibodeedit, kuusikulmaiset ja trikliiniset. Kuutiokategoria sisältää kolmen tyyppisiä yksikkösoluja: yksinkertainen kuutio, runkokeskeinen kuutio ja kasvikeskinen kuutio. Timanttihila on kasvikeskuksessa kuutio.
Kasvokeskeisessä kuutiomaisessa rakenteessa on kahdeksan atomia soluyksikköä kohti, jotka sijaitsevat kaikkien kuutiomaisten pintojen kulmissa ja keskuksissa. Kukin nurkkaatomeista on toisen kuution kulma, joten nurkkaatomit on jaettu kahdeksan yksikkökennon kesken. Lisäksi jokainen sen kuudesta kasvopohjaisesta atomista on jaettu viereisen atomin kanssa. Koska sen 12 atomia on jaettu, sen koordinaatioluku on 12.
Solun atomien tilavuuden suhde solun kokonaistilavuuteen on pakkauskerroin tai pakkausjae. Pakkausosa osoittaa, kuinka tiiviisti atomit pakautuvat yksikkösoluun.
Voit laskea materiaalin timanttitiivistystiheyden joidenkin materiaaliparametrien ja yksinkertaisen matematiikan avulla.
Kuinka laskea timanttihilan pakkausosuus
Pakkausosuuden yhtälö on:
Pakkausosa = (N atomia) x (V atomi) / V yksikkökenno
N atomia on atomien lukumäärä yksikkösolussa. V-atomi on atomin tilavuus ja V-yksikkökenno on yksikkökennon tilavuus.
Korvaa yhtälöllä atomien lukumäärä yksikköä kohti. Timantissa on kahdeksan atomia soluyksikköä kohti, joten timanttien pakkausfraktioyhtälöstä tulee nyt:
Pakkausosa = 8 x (V-atomi) / V-yksikkökenno
Korvaa atomin tilavuus yhtälöllä. Jos atomit ovat pallomaisia, tilavuus on: V = 4/3 × π × r3
Pakkausosuuden yhtälöstä tulee nyt:
Pakkausosa = 8 x 4/3 × π × r3/ V yksikkökenno
Korvaa yksikön solumäärän arvo. Koska yksikkösolu on kuutio, tilavuus on V yksikkökenno = a3
Jakeen pakkauskaava tulee sitten:
Pakkausosa = 8 x 4/3 × π × r3/ a3
Atomin säde r on yhtä suuri kuin √3 x a / 8
Yhtälö yksinkertaistetaan sitten: √3 x π / 16 = 0,3401