Klíčový rozdíl – šestiúhelníkové těsné balení vs. krychlové těsné balení
Pojmy Hexagonal closed packing (HCP) a cubic close packing (CCP) se používají k pojmenování dvou forem uspořádání v chemické geometrii. Tyto pojmy vysvětlují uspořádání atomů, molekul nebo iontů v mřížkách (pravidelné uspořádání). Při popisu těchto uspořádání jsou složky, ze kterých je mříž vyrobena, známé jako koule (atomy, molekuly nebo ionty). Aby se maximalizovala účinnost balení a minimalizovaly se prázdné prostory v mřížce, jsou koule pevně zabaleny. Tato uspořádání jsou známá jako nejtěsněji sbalené struktury nebo těsné shlukování stejných koulí. Prázdné prostory mezi těmito koulemi jsou známé jako díry. Existují tři typy otvorů; trigonální díra, čtyřstěnná díra a oktaedrická díra. Mezi třemi koulemi je vytvořena trigonální díra. Tvar tohoto otvoru připomíná trojúhelník. Čtyřboká díra se vytvoří, když se druhá vrstva koulí umístí na vrstvu koulí tak, že trigonální díra je zakryta koulí. Osmistěnný otvor se vytvoří, když se druhá vrstva koulí položí na vrstvu koulí tak, že se trigonální otvor odkryje. Šestihranné uzavřené těsnění se označuje jako HCP. Toto uspořádání má dvě vrstvy koulí v jedné opakující se jednotce. Krychlové těsné balení se označuje jako CCP. Má tři vrstvy koulí v jedné opakující se jednotce. Klíčový rozdíl mezi šestiúhelníkovým uzavřeným balením a kubickým uzavřeným balením je v tom, že jednotková buňka šestiúhelníkového těsného balení má 6 koulí, zatímco jednotková buňka kubického těsného balení má 4 koule.
Co je šestihranné uzavřené balení?
Hexagonal close packing (HCP) je uspořádání koulí v mřížce; existují dvě vrstvy koulí umístěných jedna na druhé, tvořící čtyřstěnné a osmistěnné otvory. To znamená, že druhá vrstva koulí je umístěna tak, že trigonální otvory první vrstvy jsou překryty koulemi druhé vrstvy. Třetí vrstva kuliček se podobá první vrstvě a čtvrtá vrstva se podobá druhé vrstvě, takže struktura se opakuje. Proto je opakující se jednotka šestiúhelníkového těsného uspořádání složena ze dvou vrstev kuliček.
Obrázek 01: Šestihranný model uzavřeného balení
Vzhledem k tomu, že stejná struktura se opakuje po každých dvou vrstvách koulí, koule efektivně zaplní 74 % objemu mřížky. Prázdná místa jsou kolem 26 %. Každá koule v tomto uspořádání je obklopena 12 sousedními koulemi. Když vezmeme v úvahu středy těchto 13 koulí (jedna koule + 12 sousedních koulí), dostaneme šestiboký jehlan s šestihrannou základnou. To vede k pojmenování této struktury jako šestiúhelníkové těsné uspořádání. Šestihranné těsné uspořádání má jednu velkou osmistěnnou díru na kouli, která je obklopena šesti koulemi, a také pro každou kouli jsou dva čtyřstěnné otvory obklopené čtyřmi koulemi.
Co je Cubic Close Packing?
Cubic close packing (CCP) je uspořádání koulí v mřížce; jsou tam tři vrstvy koulí umístěné jedna na druhé, pokrývající všechny oktaedrické otvory třetí vrstvou koulí. Opakující se jednotka kubického těsného obalu obsahuje tři vrstvy kuliček. Uspořádání první vrstvy a druhé vrstvy je podobné jako u šestihranného těsného těsnění. Třetí vrstva je ale umístěna úplně jiným způsobem. Je naskládán v dutinách druhé vrstvy koulí. To má za následek pokrytí všech oktaedrických sfér. Uspořádání krychlového těsného balení má proto pouze čtyřstěnné otvory.
Obrázek 02: Srovnání mezi HCP a CCP
Krychlové těsnění efektivně zaplní 74 % objemu mřížky koulemi a 26 % tvoří prázdný prostor. Protože opakující se jednotka kubického těsného balení má tři vrstvy kuliček, čtvrtá vrstva kuliček se podobá první vrstvě a stejná struktura se opakuje. Každá koule v tomto uspořádání je obklopena 12 sousedními koulemi. Existují tři typy kubických mřížek, založené na uspořádání koulí a otvorů;
- Jednoduchý krychlový (SC)
- Face-centred cubic (FCC)
- Krychlový systém zaměřený na tělo (BCC)
Krychlové uspořádání s těsným chodem lze vidět v uspořádání FCC (obličejově centrované kubické). Jednotková buňka krychlového těsného uspořádání má 4 koule.
Jaké jsou podobnosti mezi šestihranným uzavřeným balením a krychlovým uzavřeným balením?
- Pojmy Hexagonal Close Packing a Cubic Close Packing popisují uspořádání koulí a otvorů (prázdných prostorů) v mřížích.
- Jak uspořádání Hexagonal Close Packing, tak Cubic Close Packing mají koule s 12 sousedními koulemi.
- U uspořádání Hexagonal Close Packing i Cubic Close Packing je 74 % objemu mřížky vyplněno koulemi a 26 % vyplněno prázdnými prostory.
Jaký je rozdíl mezi šestihranným uzavřeným balením a kubickým uzavřeným balením?
Šestihranné uzavřené balení vs. kubické uzavřené balení |
|
| Šestihranné těsné balení je uspořádání koulí v mřížce; jsou dvě vrstvy koulí umístěných jedna na druhé, tvořící čtyřstěnné a osmistěnné otvory. | Krychlové těsné balení je uspořádání koulí v mřížce; jsou tam tři vrstvy koulí umístěných jedna na druhé, pokrývající všechny oktaedrické otvory třetí vrstvou koulí. |
| Otvory | |
| Šestihranné těsné těsnění má čtyřstěnné a osmistěnné otvory. | Krychlový úzký obal má čtyřstěnné otvory, ale osmistěnné otvory jsou pokryty vrstvou koulí. |
| Unit Cell | |
| Jednotková buňka šestihranného těsného balení má 6 koulí. | Jednotková buňka krychlového těsného balení má 4 koule. |
| Opakující se jednotka | |
| Opakující se jednotka šestiúhelníkového těsného balení má dvě vrstvy koulí. | Opakující se jednotka kubického těsného balení má tři vrstvy koulí. |
Shrnutí – Šestihranné uzavřené balení vs. kubické uzavřené balení
Šestihranné a kubické těsné uspořádání se používá k popisu uspořádání koulí a otvorů v mřížích. Rozdíl mezi šestiúhelníkovým uzavřeným balením a kubickým uzavřeným balením je ten, že jednotková buňka šestiúhelníkového těsného balení má 6 koulí, zatímco jednotková buňka krychlového těsného balení má 4 koule.
