Cubo a facce centrate

Un cristallo si dice cubico a facce centrate ( cfc ) o semplicemente cubico a facce centrate (in inglese, facce centrate cubiche o FCC ) quando i nodi della sua rete si trovano:

• agli otto vertici di un cubo  ;
• al centro di ogni lato di questo cubo.

Struttura

La mesh cubica a facce centrate ha 8 ×1/8 + 6 × 1/2= 4 nodi propri. Il metodo di calcolo è semplice:

• 8 nodi a 8 vertici, ciascuno condiviso tra 8 punti;
• 6 nodi ai centri delle 6 facce del cubo, ciascuno condiviso tra 2 maglie.

Ad esempio, oro , rame ea determinate temperature ferro (γ ferro o austenite ) cristallizzano in una struttura cfc .

Il tipo diamante struttura può essere descritto come formato dalla compenetrazione di due maglie cubica a facce centrate, il secondo essere compensato da una definizione dia/4, b/4, vs/4e che quindi ha otto atomi per cellula. Si tratta di una descrizione semplice che mira ad evidenziare il rapporto con la struttura cubica compatta, perché in realtà nella struttura a diamante c'è un solo atomo nell'unità asimmetrica . Il carbonio nella sua forma di diamante e il silicio , uno degli elementi più utilizzati come semiconduttore , cristallizzano nella struttura del diamante.

Parametro mesh

In cubico a facce centrate, il parametro della mesh si deduce facilmente: (secondo la diagonale di una faccia del cubo) con raggio dell'atomo in questione, dove: . a2=4R{\ displaystyle a {\ sqrt {2}} = 4R}R{\ stile di visualizzazione R}a=4R2{\ displaystyle a = {\ frac {4R} {\ sqrt {2}}}}

Nel cubo a rete , la cella elementare (primitiva) è un romboedro di parametri , α = 60 °. aromboedro=acubo22{\ displaystyle a _ {\ text {rhomboedre}} = a _ {\ text {cubo}} {\ frac {\ sqrt {2}} {2}}}

Compattezza

La compattezza o densità, cioè la proporzione di spazio occupato dagli atomi, della maglia cubica a facce centrate è:

vs=Voltume ovsvstupe´Volume totale=4×Vatomea3=4×(43⋅πR3)(4R2)3=π26≃0,74{\ displaystyle c = {\ frac {\ mathrm {Volume ~ occupato {\ acute {e}}}} {\ text {volume totale}}} = {\ frac {4 \ volte V_ {atomo}} {a ^ { 3}}} = {\ frac {4 \ volte ({\ frac {4} {3}} \ cdot \ pi R ^ {3})} {\ sinistra ({\ frac {4R} {\ sqrt {2} }} \ destra) ^ {3}}} = {\ frac {\ pi {\ sqrt {2}}} {6}} \ simeq 0.74}

Questa è la densità massima possibile, raggiunta anche dalla maglia esagonale compatta (vedi Congettura di Keplero ).

Siti interstiziali

La cella elementare cubica a facce centrate ha due tipi di siti interstiziali dove, se lo spazio è sufficiente, può essere alloggiato un atomo più piccolo (in generale):

• siti tetraedrici  :
  situati nel tetraedro formato da un atomo d'angolo e dai 3 atomi centrali delle facce che si intersecano in questo stesso angolo. Ogni angolo è collegato a un sito tetraedrico, tutti interni alla maglia, formando 8 siti tetraedrici.

• siti ottaedrici  :
  la cella elementare cubica a facce centrate ha un sito ottaedrico al centro della cella, quindi interno alla cella (contare per 1). Comprende anche un sito centrato al centro di ciascun bordo, condiviso da 4 mesh, vale a dire 12 x 1/4 = 3 siti propri. La cella elementare cubica a facce centrate comprende quindi un totale di 4 siti ottaedrici per cella.

Osservazioni

• Solidi come il cloruro di sodio (sale) hanno una struttura cristallina simile a cfc in cui sono occupati tutti i siti interstiziali ottaedrici. Ad esempio, se consideriamo che gli atomi di cloro si trovano ai vertici del reticolo, gli atomi di sodio occupano quindi tutti i siti ottaedrici del reticolo e viceversa. Tutti i siti ottaedrici (4) sono occupati, che corrisponde anche al numero di nodi per maglia, permettendo così di rispettare la stechiometria . Questa struttura può anche essere vista come due mesh cfc annidate, spostate di un vettore (1/2; 0; 0) .
• La  struttura di tipo "a  diamante " è una struttura di tipo cubico a facce centrate in cui 4 degli 8 siti tetraedrici ( 2 in basso lungo una diagonale e 2 in alto lungo l'altra diagonale) sono occupati da atomi della stessa specie come quelli che compongono la maglia. Il " blende  " tipo di struttura  è dello stesso tipo, con la differenza che gli atomi che occupano i siti tetraedrici sono di natura diversa ( zolfo di zinco maglie , e viceversa, per sphalerite (ZnS), il nome attuale della blenda ). La metà dei siti tetraedrici (4) è occupata, che corrisponde anche al numero di atomi per cellula, permettendo così di rispettare la stechiometria . La struttura a diamante può anche essere vista come due mesh cfc annidate, spostate di un vettore (1/4; 1/4; 1/4) .
• Gli idruri metallici utilizzati per immagazzinare l' idrogeno utilizzano i siti tetraedrici; in generale si usa un metallo di struttura cfc in cui gli atomi di idrogeno sono “inseriti” (vengono assorbiti), che quindi occupano i siti tetraedrici, come il palladio .

Articoli Correlati

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