УПАКОВКИ ПЛОТНЕЙШИЕ
вкристаллографии,
формы расположения атомов в кристаллич. решётке, к-рые характеризуются
наибольшим чис лом
атомов в единице объёма кристалла. У. п. отчётливо выражены в большом числе
кристаллич. структур. Они характерны для большинства металлов, а также
для кристаллизованных инертных газов. Структуры мн. неорганич. (ионных)
кристаллов представляют собой У. п. шаровых анионов (с большими ионными
радиусами), в пустотах к-рых распределяются мелкие катионы.
Более 300 лет известна (И.
Кеплер) и признаётся наиболее плотной упаковка шаров "вручную" (рис. 1),
когда на слой шаров,
уложенных с квадратным мотивом, наложен другой такой же слой шаров в лунки
нижележащего (коэфф. заполнения пространства 74,05%, рис. 2).
Очевидно, что шары третьего
слоя будут лежать точно над шарами первого. Такая упаковка обычно наз.
кубич. плотнейшей гранецентрированной. Она считалась единственной, пока
в 1900 англ. кристаллограф У. Барлоу не показал, что, поставив куб на угол,
его можно разобрать на плоские ещё более плотные слои (рис. 3), в к-рых
лунок между шарами в два раза больше числа самих шаров (рис. 4). Варьируя
укладку плотноупа кованных
слоев (рис. 5), получают бесчисленное множество плотнейших упаковок с одинаковым
коэфф. заполнения - 74,05%. Если ограничить наслаивание нек-рым периодом,
то получается: двухслойная плотнейшая упаковка (рис. 6, а; третий слой
повторяет первый), трёхслой ная
(рис. 6, б; четвёртый слой повторяет первый), четырёхслойная (рис.
6, в) и т. д. Трёхслойная упаковка - это исходная кубическая, прочие
- все гексагональные.
Благородные металлы Ag, Au,
Pt, a также Си, А1, РЬ.-у-Ре характеризуются трёхслойной - кубической плотней-шей
упаковкой атомов. Двухслойной упаковке подчиняются Be, Mg, Zn, Ti, четы-рёхслойной
- редкоземельные металлы: La, Се и др. Весьма часто полиморфизм (уже
не только чистых металлов, но и соединений с простейшей формулой АХ) сводится
к смене типа плотнейшей упаковки 6-, 8-, 15-слойными вплоть до числа слоев
в неск. десятков (карборунд SiC). Кристаллич. решётки нек-рых соединений
характеризуются менее плотной объёмноцентрированной укладкой (рис. 7) с
коэфф. заполнения 68% (а-железо, щелочные металлы).
Поскольку наиболее распространены
двух- и трёхслойные упаковки со стандартным расположением анионных шаров,
то структура хим. соединения зачастую определяется распределением др. элементов
структуры, гл. обр. катионов, по пустотам плотнейшей упаковки (см. Структуры
кристаллов). Их 2 сорта: среди 6 шаров (октаэдрич. пустоты) и среди
4 шаров
(тетраэдрич. пустоты); вторых
в 2 раза больше, чем первых (как показано на рис. 8 - с анионами в вершинах
плотно-упакованных полиэдров). При описании структур ограничиваются обычно
выделе нием в
таких слоях заполненных полиэдров, к-рые раскрашивают в разные цвета соответственно
сортности заселяющих атомов (рис. 9).
Лит.: Белов Н. В.,
Структура ионных кристаллов и металлических фаз, М., 1947.
Н. В. Белов.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я