一、面心立方最密堆积之高中化学重难点知识：晶胞的母体——面心立方晶胞的分析
细胞不是一个真正的细胞，而是我们从晶体中抽象或切割出来的最小的重复单元。 实体单元必须是平行六面体，并且这八个顶点是同一种粒子的中心。因此，顶点、边和面上的粒子都被切割成不完整的粒子(见图1的右边)，这样得到的平行六面体就可以上下左右移动，前后移动，得到完整的晶体。 我们把晶体细胞中的粒子抽象成点，用不同颜色大小的球表示，这就是我们通常看到的晶体细胞。 立方晶胞是最美丽的晶胞，其次是六角形晶胞，以及四边形、三边形、正交形、单斜形等晶胞(一般不在高中)。立方细胞的基本比较是简单立方、体心立方和面心立方(如图2所示)，其中面心立方尤为重要，面心立方是许多复杂晶体细胞的基石。 面心立方体可由二维致密层(图3a)与…垂直于该层的方向是晶体单元体的对角方向。这种晶体细胞结构是积累最紧密的，原子的空间利用率达到74。以面为中心的立方细胞也可以分层(图3b)。 “八面体间隙”:如图3 (c)所示，六个面在中心的原子在最近的距离上是相切的。它们形成一个八面体，这些空隙被称为八面体空隙。缝隙的形状不是八面体，而是组成缝隙的原子形成八面体，缝隙的中心是大立方体的体中心。除了细胞的体中心，每个边缘中心也是八面体空隙的中心，所以细胞中包含的八面体空隙数为112 14 = 4。 “四面体间隙”:如图3 (d)所示，四个原子相切，形成四面体间隙。缝隙的形状不是正四面体，而是组成缝隙的原子构成正四面体，缝隙的中心是小立方体的体中心。因此，每个立方体的体中心是一个四面体空腔的中心，细胞包含8个四面体空腔。 “粒子数”:“正八面体空隙”:“正四面体空隙”= 4:4:8 = 1:1:2。 以面为中心的立方细胞中最近的原子彼此相切，称为面为中心的立方堆积。如果它们彼此不相切，则只能称为面心立方堆积或结构。 Cl形成面心立方，Na填充所有正八面体，所以配位数为6，粒子数之比为4:4 = 1:1。(如图4Ⅰ) Ca2形成以面为中心的立方体，F填满了所有的正四面体空间，所以F的配位数为4，粒子数比为4:8 = 1:2,Ca2的配位数为8。(如图4Ⅱ) 碳原子的第一个面心立方和填写相邻四面体四个碳原子的差距,所以配位数为4,每个单元格包含粒子数是8Ⅲ)(如图4所示。根据碳碳键的长度等于细胞体对角线的14，我们可以计算出原子的空间利用率为34，即体积中心立方的一半。 金刚石晶体单元是以面为中心的立方结构，即立方体的每个顶点有一个原子(共8个)，每个表面的中心有一个原子(共6个)。顶点上的每个原子由8个立方体共享(每个细胞在空间结构上紧密相连)，所以每个原子对细胞贡献18;同一平面上的原子对晶体细胞的贡献是12，所以每个晶体细胞包含8186124个原子。 如果构成以面为中心的立方体的碳原子(或空隙中的碳原子)被硅原子取代，它们就会变成碳化硅细胞。BN、AlP等晶体细胞与SiC相似。 此外，冰的晶体结构与金刚石晶体相似，每个水分子都可以看作一个点。你也可以说冰的晶体结构类似于SiO2，一个O连接到四个H，一个H连接到两个O，除了一半是共价的，另一半是氢。 如果二氧化碳分子,想象一个点,也不考虑分子的空间取向,细胞是面心立方结构(如图4Ⅳ)。许多分子晶体也面临的细胞——心立方结构。 面心立方晶体可以衍生出许多晶体结构。因此，面心立方水晶是真正的五星水晶!
二、面心立方最密堆积之【选修三】高中化学重难点知识：《晶胞的母体——面心立方晶胞的分析》
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