晶体结构探索：金属与盐

旋转简单立方、体心立方、面心立方、NaCl、CsCl 和金刚石型晶胞，数原子并比较真实材料的堆积。

目标

把每种结构类型与真实物质对应，并计算 $Z$、配位数和堆积分数。

仪器与试剂

仅为交互式晶格查看器。原子半径依据最近邻距离；离子结构使用两种不同半径。

讲解

金属采用使能量最小的堆积方式：碱金属和 $\alpha$-Fe 为体心立方，$\ce{Cu}$、$\ce{Ag}$、$\ce{Au}$、$\ce{Al}$ 为面心立方。离子晶体堆积大小不同的离子：NaCl 是两个互穿的面心立方子晶格（6 : 6），CsCl 是简单立方阴离子晶格中心放阳离子（8 : 8）。堆积分数 $f = Z\cdot\frac{4}{3}\pi r^3/a^3$ 衡量空间利用率：最密堆积 74 %，简单立方仅 52 %——因此几乎没有元素以简单立方结晶（钋是例外）。决定金刚石空旷结构的是有方向性的键合，而非堆积。

虚拟实验是帮助建立直觉的简化模型，不能替代真实实验和安全培训；没有指导请勿在家自行重复。