什么是矿物的晶体及集合体(常见的矿物显晶质集合体形态有哪些?) 矿石的晶体化学分析.球体的最紧密堆积
在晶体结构中，质点之间趋于尽可能地相互靠近，形成最紧密堆积，以达到内能最小，而使晶体处于最稳定状态。尽管对于具有共价键的晶体来说，原子的排列会受到化学键的方向性和饱和性的影响，但是，在具有离子键和金属键的晶体中，由于离子键和金属键没有方向性和饱和性，因而用球体最紧密堆积的观点来进行分析，还是合适的。 球体的最紧密堆积，有等大球体的最紧密堆积和不等大球体的最紧密堆积两种。 一、等大球体的最紧密堆积 等大球体（单一质点）在一个平而内作最紧密排列时，只能构成一种形式（图1）。这时每个球周围有6个球围绕，并在球与球之间形成三角孔，其中一半三角孔的尖端指向下方（图1的B处），而另一半三角孔的尖端指向上方（图1的C处）。 ![]()
图1第一层球最接近的堆叠当第二层球继续堆叠时，球只能放在第一层球的三角孔上才能最接近，即放在图2中的B(图2-A)或C(图2-B)处。但无论放在B还是C，结果都是一样的，因为图2-A旋转180°和图2-B的旋转完全一样，所以，两层球最密的排列方式仍然只有一种。
图2 两层球的最紧密堆积a—第二层球（虚线）置于尖端向下的三角孔上；b—第二层球（虑线）置于尖端向上的三角孔上 再继续堆积第三层球时则有两种不同的方式。第一种方是第三层球的中心与第一层球的中心相对，即第三层球重复了第一层球的位置；另一种方式是第三层球置于第一层和第二层重叠的三角孔之上，即第三层球与第一层球和第二层球的位置都不重复。 如果在上述第一种方式的基础上，使第四层球与第二层球重复，并按这种ABABAB……二层重复一次的规律连续堆积（图3—a），其结果是球在空间的分布与空间格子中六方格子一致（图3—b），故称之为六方最紧密堆积。图3 六方最紧密堆积a—球堆积的方式；b—球中心的分布（与六方格子相当）○—A层球中心；×—B层球中心 如果在上述第二种方式的基础上，使第四层球与第一层球重复，并按ABCABCABC ……三层重复一次的规律连续堆积[图4（a）、（b）]，则球在空间的分布与空间格子中的立方面心格子一致[图4（e）、（d）］，称之为立方最紧密堆积。 以上两种方式是基本的和最常见的最紧密堆积方式。当然还可以有四层重复一次（如ABACABAC……）、五层重复一次（如ABABCABABC …）、六层重复一次……。![]()
图4立方A和B的最密堆积——球堆积法；c-球的中心的分布；D ——垂直面心点阵○—层A的球心；□——B层球的中心；大球体的最密堆积，如C层球体的中心，非常适合理解自然元素、简单矿物或金属的晶体结构。因为在它们的结构中，金属原子往往体现在大球体的最密堆积中。不仅如此，上述两种最接近的堆积方式也是大多数离子晶体结构中最基本的粒子堆积形式。在大小相等的球体的最紧密堆积中，球体之间仍然有空的间隙。根据计算，空缺口占总空缺口的25.95%。空缺口有两种:一种空缺口由四个球围成，连接这四个球的中心可以形成一个四面体，所以这个空缺口称为四面体空缺口(图5)；另空缺口被六个球包围，其中三个球在下层，三个球在上层。上下球错开60°。将这六个球的圆心连接起来可以形成一个八面体，所以这个空缺口就叫做八面体空缺口(图6)。图5 四面体空隙 图6 八面体空隙 八面体空隙和四面体空隙与球体数目之间有一定的关系。当有n个等大的球体作最紧密堆积时，则有n个八面体空隙和2n个四面体空隙，即八面体空隙数与球数相等，而四面体空隙数则是球数的两倍。 二、不等大球体的最紧密堆积 当大小不等的球体（多种质点）进行堆积时，其中较大的球体将按前述两种最紧密堆积方式之一进行堆积，而较小的球则依自身体积的大小填入其中的八面体空隙中或四面体空隙中，以形成不等大球体的最紧密堆积。这种方式的堆积，恰好相当于离子化合物晶体的情况，即半径较大的阴离子作最紧密堆积，而阳离子充填在它们的空隙中。如石盐晶体的结构（图7）就是如此。其中阴离子Cl－作立方最紧密堆积，金属阳离子Na＋充填在所有的八面体空隙中。 图7 石盐NaCl的晶形（a）及质点排列（b）大球Cl－；小球Na＋ 免责声明：本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
