Ključna razlika – šesterokotno tesno pakiranje proti kubičnemu tesnemu pakiranju
Izraza heksagonalno zaprto pakiranje (HCP) in kubično zaprto pakiranje (CCP) se uporabljata za poimenovanje dveh oblik ureditev v kemijski geometriji. Ti izrazi pojasnjujejo razporeditev atomov, molekul ali ionov v mrežah (pravilne razporeditve). Pri opisovanju teh ureditev so sestavine, iz katerih je mreža izdelana, znane kot krogle (atomi, molekule ali ioni). Da bi povečali učinkovitost pakiranja in zmanjšali prazne prostore v rešetki, so krogle tesno zapakirane. Te ureditve so znane kot tesno pakirane strukture ali tesno pakiranje enakih krogel. Prazni prostori med temi kroglami so znani kot luknje. Obstajajo tri vrste lukenj; trigonalna luknja, tetraedrska luknja in oktaedrska luknja. Med tremi kroglami se oblikuje trikotna luknja. Oblika te luknje spominja na trikotnik. Tetraedrična luknja nastane, ko na plast krogel položimo drugo plast krogel tako, da trikotno luknjo prekrije krogla. Oktaedrična luknja nastane, ko drugo plast krogel položimo na plast krogel tako, da je trigonalna luknja nepokrita. Heksagonalno tesno pakiranje je označeno kot HCP. Ta ureditev ima dve plasti kroglic v eni ponavljajoči se enoti. Kubično tesno pakiranje je označeno kot CCP. Ima tri plasti kroglic v eni ponavljajoči se enoti. Ključna razlika med šesterokotnim tesnim pakiranjem in kubičnim tesnim pakiranjem je v tem, da ima enota celice šesterokotnega tesnega pakiranja 6 krogel, medtem ko ima enota celice kubičnega tesnega pakiranja 4 krogle.
Kaj je šesterokotno zaprto pakiranje?
Heksagonalno tesno pakiranje (HCP) je razporeditev krogel v mreži; obstajata dve plasti krogel, postavljeni ena na drugo, ki tvorita tetraedrske in oktaedrske luknje. To pomeni, da je druga plast krogel nameščena tako, da so trigonalne luknje prve plasti prekrite s kroglami druge plasti. Tretja plast krogel je podobna prvi plasti, četrta plast pa drugi plasti, zato se struktura ponavlja. Zato je ponavljajoča se enota heksagonalne tesno pakirane sestavljena iz dveh plasti krogel.
Slika 01: Heksagonalni model zaprtega pakiranja
Ker se enaka struktura ponovi po vsaki dve plasti krogel, krogle učinkovito zapolnijo 74 % prostornine mreže. Praznih prostorov je okoli 26 %. Vsaka krogla v tej ureditvi je obdana z 12 sosednjimi kroglami. Če upoštevamo središča teh 13 krogel (ena krogla + 12 sosednjih krogel), dobimo šeststrano piramido s šesterokotno osnovo. To vodi k temu, da to strukturo poimenujemo kot šesterokotna tesno pakirana ureditev. Šestkotna razporeditev tesnega pakiranja ima eno veliko oktaedrično luknjo na kroglo, ki je obdana s šestimi kroglami, prav tako pa sta za vsako kroglo dve tetraedrični luknji, obdani s štirimi kroglami.
Kaj je Cubic Close Packing?
Kubično tesno pakiranje (CCP) je razporeditev krogel v mreži; ena na drugo so postavljene tri plasti krogel, ki pokrivajo vse oktaedrske luknje s tretjo plastjo krogel. Ponavljajoča se enota kubičnega tesnega pakiranja vsebuje tri plasti kroglic. Razporeditev prve in druge plasti je podobna kot pri heksagonalnem tesnem pakiranju. Toda tretji sloj je postavljen na popolnoma drugačen način. Zložen je v praznine druge plasti kroglic. Rezultat tega je pokritje vseh oktaedrskih sfer. Zato ima kubična razporeditev tesnega pakiranja samo tetraedrske luknje.
Slika 02: Primerjava med HCP in CCP
Kubično tesno pakiranje učinkovito zapolni 74 % prostornine rešetke s kroglami in 26 % je prazen prostor. Ker ima ponavljajoča se enota kubičnega tesnega pakiranja tri plasti krogel, je četrta plast krogel podobna prvi plasti in enaka struktura se ponavlja. Vsaka krogla v tej ureditvi je obdana z 12 sosednjimi kroglami. Obstajajo tri vrste kubičnih mrež, ki temeljijo na razporeditvi krogel in lukenj;
- Enostavna kubična (SC)
- Kubik s ploskvijo (FCC)
- Telesno središče kubika (BCC)
Kubično bližnjo razporeditev je mogoče videti v FCC (face-centred cubic) razporeditvi. Enotna celica kubičnega zaprtega pakiranja ima 4 krogle.
Kakšne so podobnosti med heksagonalnim tesnim pakiranjem in kubičnim tesnim pakiranjem?
- Izraza heksagonalno tesno pakiranje in kubično tesno pakiranje opisujeta razporeditve krogel in lukenj (praznih prostorov) v mrežah.
- Tako šesterokotno zaprto pakiranje kot kubično zaprto pakiranje imata krogle, ki imajo 12 sosednjih krogel.
- Tako šesterokotno zaprto pakiranje kot kubično zaprto pakiranje imata 74 % prostornine rešetke zapolnjene s kroglami in 26 % zapolnjene s praznimi prostori.
Kakšna je razlika med heksagonalnim tesnim pakiranjem in kubičnim tesnim pakiranjem?
Heksagonalno tesno pakiranje proti kubičnemu tesnemu pakiranju |
|
| Heksagonalno tesno pakiranje je razporeditev krogel v mreži; obstajata dve plasti krogel, postavljeni ena na drugo, ki tvorita tetraedrske in oktaedrske luknje. | Kubično tesno pakiranje je razporeditev krogel v mreži; ena na drugi so postavljene tri plasti krogel, ki pokrivajo vse oktaedrske luknje s tretjo plastjo krogel. |
| Luknje | |
| Heksagonalno tesno pakiranje ima tetraedrske in oktaedrske luknje. | Kubično tesno pakiranje ima tetraedrske luknje, vendar so oktaedrske luknje prekrite s plastjo krogel. |
| Enotna celica | |
| Enotna celica šesterokotnega tesnega pakiranja ima 6 krogel. | Enotna celica kubičnega tesnega pakiranja ima 4 krogle. |
| Ponavljajoča se enota | |
| Ponavljajoča se enota šesterokotnega tesnega pakiranja ima dve plasti sfer. | Ponavljajoča se enota kubičnega tesnega pakiranja ima tri plasti sfer. |
Povzetek – Heksagonalno zaprto pakiranje proti kubičnemu tesnemu pakiranju
Šestkotna in kubična razporeditev tesnega pakiranja se uporabljata za opis razporeditve krogel in lukenj v mrežah. Razlika med šesterokotnim tesnim pakiranjem in kubičnim tesnim pakiranjem je v tem, da ima enota celice heksagonalno tesnega pakiranja 6 krogel, medtem ko ima enota celice kubičnega tesnega pakiranja 4 krogle.
