7.1.1.1สเปซแลตทิซแบบบีซีซี
วิดีโออธิบายถึงหน่วยเซลล์รูปแบบต่าง ๆ
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window
หน่วยเซลล์ของสเปซแลตทิซของบีซีซี มีรูปร่างเป็นรูปบาศก์สี่เหลี่ยมจัตุรัส อะตอม (ลูกบอลทรงกลม) จะอยู่ตามมุมแต่ละมุมของลูกบาศก์มีอยู่ 8 ตัว แล้วตรงกลางอีก 1 ตัว รวมแล้วมีอะตอมทั้งหมด 9 ตัว ในรูปหน่วยเซลล์แบบบีซีซี จะเป็นดังรูป
แต่เมื่อหน่วยเซลล์ของบีซีซี หลายหลายหน่วยเซลล์มารวมกันเป็นสเปซแลตทิซแล้ว อะตอมจะแชร์กันไม่ใช่ 9 ตัวเหมือนแบบหน่วยเซลล์เหมือนเดิมแล้ว เมื่ออยู่ในรูปของสเปซแลตทิซ จะเป็นดังรูป
ดังนั้นอะตอมของบีซีซีที่อยู่ในสเปซแลตทิซ ต่อหนึ่งหน่วยเซลล์จะมีจำนวนอะตอมดังนี้
รูปหน่วยเซลล์ ภาคตัดหน่วยเซลล์ และสเปซแลตทิซของบีซีซี
อะตอมที่อยู่ตรงกลางของหน่วยเซลล์ = 1
อะตอมที่อยู่ตรงมุม 1 มุม = 1/8 ตัว
อะตอมที่อยู่ทั้งมุม 8 มุม = (1/8) x 8 = 1 ตัว
ดังนั้นอะตอมในหนึ่งหน่วยเซลล์ที่อยู่ในสเปซแลตทิซ = 1 + 1 = 2 ตัว
การหาความหนาแน่นของอะตอมในหน่วยเซลล์ (Atomic Packing Factor: APF: คือ อัตราส่วนระหว่างปริมาตรของอะตอมทั้งหมดต่อปริมาตรหนึ่งหน่วยเซลล์) ของอะตอมในหน่วยเซลล์ของบีซีซี ดังนั้น
ความหนาแน่นของอะตอมในหน่วยเซลล์ = ปริมาตรของอะตอม/ปริมาตรในหน่วยเซลล์
ในบีซีซี 1 หน่วยเซลล์จะมี 2 อะตอม เราจะมาคำนวณหาว่าความหนาแน่นของอะตอมจะเป็นเท่าไหร่ ได้ดังนี้
รูปความหนาแน่นต่อหน่วยเซลล์ของบีซีซี
จากรูปด้านบน หาความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต เพื่อหาปริมาตร ได้ดังนี้
จากสมการสามเหลี่ยมปิธากอรัส (a2 = b2 + c2)
(4R)2 = (a2 + a2) + a2
a =
ปริมาตรของหน่วยเซลล์ (VBCC) = a3
แทนค่า a ลงไป
VBCC=
ปริมาตรของอะตอม (สมมติว่าเป็นทรงกลม)
VAtom =
อะตอมของบีซีซีในหน่วยเซลล์มี 2 อะตอม ดังนั้นปริมาตรอะตอมจะเท่ากับ
VAtom = 2
จากสมการความหนาแน่น
ความหนาแน่นของอะตอมในหน่วยเซลล์ =
คิดเป็นเปอร์เซ็นต์จะได้
คิดเป็นร้อยละ = 0.68 x 100 = 68%
จะเห็นว่าในเนื้อที่ 1 หน่วยเซลล์ของบีซีซี จะมีส่วนที่เป็นอะตอมอยู่ 68% ส่วนอีก 32% จะเป็นพื้นที่ว่าง
โลหะที่มีโครงสร้างเป็นแบบบีซีซี เช่น โครเมียม, โมลิบดีนัม, แทนทาลัม, ทังสเตน, วาเนเดียม, ไนโอเบียม (Niobium) และเหล็กที่เป็นรูปแบบเฟอร์ไรต์ (Ferrite iron) (เหล็กรูปแบบนี้จะได้กล่าวถึงในภายหลัง)
รูปโครเมียมโครงสร้างหน่วยเซลล์เป็นแบบบีซีซี
รูปทังสเตนที่ทำเป็นขดลวดในหลอดไส้ไฟฟ้า
7.1.1.2 สเปซแลตทิซแบบเอฟซีซี
โลหะมักจะเป็นโครงสร้างหน่วยเซลล์แบบเอฟซีซี หน่วยเซลล์จะมีรูปร่างเป็นลักษณะลูกบาศก์ พร้อมกับมีอะตอมอยู่ประจำมุม 8 มุม และในผิวหน้าลูกบาศก์แต่ละด้าน 6 ตัว รวมแล้วในหนึ่งหน่วยเซลล์ จะมีอะตอมทั้งหมด 14 ตัว ดูที่รูป
รูปหน่วยเซลล์แบบเอฟซีซีมีอะตอมทั้งหมด 14 อะตอม
แต่เมื่อหน่วยเซลล์ของเอฟซีซี หลายหลายหน่วยเซลล์มารวมกันเป็นสเปซแลตทิซแล้ว อะตอมจะแชร์กันไม่ใช่ 14 ตัวเหมือนแบบหน่วยเซลล์เหมือนเดิมแล้ว เมื่ออยู่ในรูปของสเปซแลตทิซ จะเป็นดังรูป
ดังนั้นอะตอมของเอฟซีซีที่อยู่ในสเปซแลตทิซ ต่อหนึ่งหน่วยเซลล์จะมีจำนวนอะตอมดังนี้
รูปหน่วยเซลล์ ภาคตัดหน่วยเซลล์ และสเปซแลตทิซของเอฟซีซี
อะตอมอยู่ที่มุม 8 มุม = (1/8) x 8 = 1 ตัว
อะตอมที่อยู่ตรงกลางผิวหน้าทั้ง 6 ด้าน = (1/2) x 6 = 3 ตัว
รวมอะตอมทั้งหมดในหนึ่งหน่วยเซลล์ที่อยู่ในสเปซแลตทิซ = 4 ตัว
ในเอฟซีซี 1 หน่วยเซลล์จะมี 4 อะตอม เราจะมาคำนวณหาว่าความหนาแน่นของอะตอมจะเป็นเท่าไหร่ ได้ดังนี้
รูปความหนาแน่นต่อหน่วยเซลล์ของเอฟซีซี
a =
ปริมาตรของหน่วยเซลล์ (VFCC) = a3
แทนค่า a ลงไป
VFCC=
ปริมาตรของอะตอม VAtom =
อะตอมของเอฟซีซีในหน่วยเซลล์มี 4 อะตอม ดังนั้นปริมาตรอะตอมจะเท่ากับ
VAtom = 4
จากสมการความหนาแน่น
ความหนาแน่นของอะตอมในหน่วยเซลล์ =
คิดเป็นร้อยละ = 0.74 x 100 = 74%
จะเห็นว่าในเนื้อที่ 1 หน่วยเซลล์ของเอฟซีซี จะมีส่วนที่เป็นอะตอมอยู่ 74% ส่วนอีก 26% จะเป็นพื้นที่ว่าง
เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างบีซีซี จะเห็นว่าโครงสร้างเอฟซีซีจะมีความหนาแน่นของอะตอมมากกว่า อะตอมทุกตัวจะชิดติดกัน โครงสร้างนี้จึงมีการเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ลูกบาศก์สี่เหลี่ยมชิดกันหนาแน่น (Cubic Close-Packed: CCP: โครงสร้างของอะตอมอัดตัวกันอย่างหนาแน่นที่สุด)
โลหะธรรมดาทั่วไปที่เป็นโครงสร้างแบบนี้ เช่น อะลูมิเนียม, ทองแดง, ทองคำ, ตะกั่ว, นิกเกิล, ทองคำขาว (Platinum), เงิน และเหล็กออสเตนไนต์ (Austenitic iron) (เหล็กรูปแบบนี้จะได้กล่าวถึงในภายหลัง)
รูปอลูมิเนียมโครงสร้างหน่วยเซลล์เป็นแบบเอฟซีซี
รูปทองคำโครงสร้างหน่วยเซลล์เป็นแบบเอฟซีซี
ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
“คนที่รู้จักถามนั้นโง่อยู่ชั่วนาที
คนที่ไม่ถามจะโง่ตลอดไป”
บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที