题目
密排六方晶体的致密度为 。A. 100%B. 68%C. 74%
密排六方晶体的致密度为 。
A. 100%
B. 68%
C. 74%
题目解答
答案
C. 74%
解析
密排六方晶体(HCP)的致密度是本题的核心考查点。致密度指晶体中原子体积占总体积的比例,反映原子排列的紧密程度。
关键知识点:
- 密排六方与面心立方的致密度相同,均为约74%;
- 体心立方的致密度约为68%,简单立方更低(约52%)。
破题关键:直接记忆常见晶体结构的致密度数值,或通过晶胞参数计算验证。
致密度计算步骤
- 确定晶胞中原子数:密排六方晶胞含6个原子。
- 计算原子总体积:单个原子体积为 $\frac{4}{3}\pi r^3$,总原子体积为 $6 \cdot \frac{4}{3}\pi r^3 = 8\pi r^3$。
- 计算晶胞体积:
- 晶胞底面边长 $a = 2r$,高度 $c = 2r \cdot \sqrt{\frac{8}{3}}$(由几何关系确定)。
- 晶胞体积 $V_{\text{晶胞}} = a^2 \cdot c = (2r)^2 \cdot 2r\sqrt{\frac{8}{3}} = 8r^3\sqrt{\frac{8}{3}}$。
- 计算致密度:
$\text{致密度} = \frac{\text{原子总体积}}{\text{晶胞体积}} = \frac{8\pi r^3}{8r^3\sqrt{\frac{8}{3}}} = \frac{\pi}{\sqrt{\frac{8}{3}}} = \pi \cdot \sqrt{\frac{3}{8}} \approx 0.74 = 74\%.$