72
На соответствующем макете пространственной
решетки
нетрудно убедиться, что координационное
число, присущее данной решетке, равно 12 – это самое
большое из возможных координационных чисел, оно
соответствует наиболее
плотной из возможных
упаковок шарообразных частиц – такие упаковки
называют плотнейшими. Степень заполнения про-
странства шарообразными
частицами составляет здесь
74%, все прочие упаковки менее плотные: объемно
центрированная (структура щелочных металлов, хрома и
др.) – 68%, примитивная кубическая – всего 52%.
Повернув эту гексагональную решетку на угол
Рис.51 45°, мы увидим, что получается гранецентрированная
кубическая решетка (см. рис.44).
Хотя гексагональная и кубическая плотнейшие упаковки совместимы,
тем не менее, различают плотнейшую гексагональную упаковку (ПГУ) и
плотнейшую кубическую упаковку (ПКУ).
В ПГУ кристаллизуются, например, рений, осмий, магний, бериллий, в
ПКУ – медь, золото, никель, свинец.
Многие важные свойства металлов
определяются типом их
кристаллической решетки. Среди них отметим в первую очередь способность
металлов образовывать твердые растворы. Это явление получило
широчайшее применение в современной технике,
чистые металлы в
настоящее время практически не используются. Все конструкционные
материалы представляют собой твердые растворы или соединения различных
металлов или различных их фаз. При этом указанные растворы и соединения
зачастую обладают комплексом свойств,
существенно отличающихся от
составляющих их чистых металлов. Основой такого взаимодействия простых
металлов является способность ионов данной кристаллической решетки
замещаться в большей или меньшей степени атомами или ионами других
элементов. Возможно также внедрение чужеродных
атомов в межатомное
пространство исходной металлической решетки. Вещество при этом не
теряет своей кристаллической структуры,
однако благодаря инородным
атомам в решетке кристалл приобретает новые свойства, которые могут быть
использованы в технике. Отметим, что подобного рода внедрение и
замещение возможно не только со стороны металлических атомов, но и
атомов неметаллов. Известная всем сталь
представляет собой продукт
замещения части ионов в решетке железа атомами углерода.
Благодаря возможности замещения в кристаллической решетке одних
атомов другими в металлической фазе могут образовываться соединения,
немыслимые с точки зрения традиционных понятий о валентности:
Fe
3
Al;
NaZn
13
; Ti
3
Ga; Cu
5
Zn
8
и другие. Подобные соединения и твердые растворы
широко внедряются в современную технику и
технологию и позволяют