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先把晶胞图画出,再找晶胞参数即边长a,与小径r,之间的关系.

体心立方堆积8球在立方体的顶点,1个小球在立方体的中心.

你会发现只有体对角线上的3个小球是靠着的

即得到,体对角线=根号(3)×a=4r

即,r=根号(3)×a/4

金刚石型堆积:8个小球在立方体的8个顶点,6个小球在6个面的中心,还有4个小球在大立方体内的8个小立方体中的4个的中心,即上面2个,下面错开的2个.

从体对角线的方向看去,形成了塔形的空间网状结构.

你就发现,相邻2个靠着的小球的距离,即2r,就是大立方体的体对角线的1/4

即得到,2r=根号(3)×a/4

即,r=根号(3)×a/8-

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晶格常数就是晶胞的半径,如果是体心立方结构,关系应该是4r^2=3/4×a^2

推导就完全是立几,立方体的体对角线是4r,边长是a,再用勾股定理就可以推出关系式了。
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上图是金刚石结构的,单胞长度a就方体的楞长

中显示的和原子间的连线就是化学键

化学键的长度也就是原子间的距离

图中为了清楚显示结构,表示原子的圆球的半径画得很小

实际上如果将原子看做紧密排列的话,键长d就是原子半径的两倍2r

为了简单,这里用甲烷分子的结构来说明问题

实际金刚石中的一个碳原子有四个最近邻碳原子

形成的正四面体结构和甲烷是一样的,键间夹角也是109.5度

假设这个正四面体的楞长是L

根据正四面体的几何性质

四面体的高=(√6/3)L。中心把高分为1:3两部分。

所以键长d=(3/4)(√6/3)L=(√6/4)L

又从之间的结果可以d=2r,而从第一个图中容易得到 L=(√2/2)a

所以 2r=(√2/2)(√6/4)a

2r=2(√3/8)a

r=(√3/8)a

得到关系√3a=8r

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把整体拆分成8个小立方,这,每相邻的两个晶体的原子才够凑成一准的体心立方晶体的原子,这样的话,空间利用率就是标准体心立方晶体的一半,也就是34%。

扩展资料

体心立方晶格的原胞与晶胞不同,在体心立方格子的晶胞中,以一个顶点作为原点,向近邻3个体心格点作出3个基矢,由此3个基矢构成的平行六面体就是体心立方的原胞。

每一个原胞中只有一个格点,则体心立方格子是一种简单晶格(复式晶格的原胞中所包含的格点数目大于1)。

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立胞晶格常数a就是立方晶胞的边长。原子的定义是原子小距离(化学键长度)半。体心立方晶胞上共有九个原子(8个在顶点,一个在体心【注】),容易知道九个原子两两间的最小距离为体对角线的一半。体对角线长度为:根号3 *a。故原子半径为r=根号3 *a/4。

可以在一个体心立方晶胞中,以八个顶点和晶胞体心为球心,画九个最大的半径相同的球,体对角线上的三个球一定相切。球的半径就是原子半径。

【注】要是算一个晶胞中的原子数时,只能算两个,八个顶点的每个原子在晶胞中只有八分之一。

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