Khám phá cấu trúc tinh thể: kim loại và muối

Xoay các ô SC, BCC, FCC, NaCl, CsCl và kiểu kim cương, đếm nguyên tử và so sánh độ đặc khít của vật liệu thật.

Mục tiêu

Gắn mỗi kiểu cấu trúc với chất thật và tính $Z$, số phối trí và độ đặc khít.

Dụng cụ và hoá chất

Chỉ là trình xem mạng tương tác. Bán kính nguyên tử theo khoảng cách lân cận gần nhất; các cấu trúc ion dùng hai bán kính khác nhau.

Giải thích

Kim loại chọn kiểu xếp cực tiểu hoá năng lượng: kim loại kiềm và $\alpha$-Fe là BCC, $\ce{Cu}$, $\ce{Ag}$, $\ce{Au}$, $\ce{Al}$ là FCC. Tinh thể ion xếp các ion cỡ khác nhau: NaCl là hai mạng FCC lồng nhau (6 : 6), CsCl là mạng anion lập phương đơn giản với cation ở tâm khối (8 : 8). Độ đặc khít $f = Z\cdot\frac{4}{3}\pi r^3/a^3$ đo mức dùng không gian: 74 % cho xếp khít, chỉ 52 % cho SC — vì vậy gần như không nguyên tố nào kết tinh kiểu SC (poloni là ngoại lệ). Liên kết có hướng, chứ không phải sự xếp khít, quyết định cấu trúc rỗng của kim cương.

Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.