Валентные электроны в металле не принадлежат отдельным атомам, это свободные, общие электроны (электронный газ). Атомы (положительные ионы), силами электростатического взаимодействия с электронным газом, расположены упорядоченно, образуя кристаллическую решетку. Минимальный фрагмент, характеризующий ее строение, называют элементарной ячейкой. Кристаллической решетке свойственны периодичность строения и наличие периодического электростатического поля.
Основные типы кристаллических решеток металлов (рис. 1):
объемноцентрированная кубическая - ОЦК (Feα, Cr, Mo, W, V и др.);
гранецентрированная кубическая - ГЦК (Feγ Cu, Ag, Au, Ni, и др.);
гексагональная плотноупакованная - ГПУ (Be, Zn, Mg, Cd и др.).
а) б) в)
Рис. 1. Основные типы кристаллических решеток металлов: а – объемно- центрированная кубическая; б – гранецентрированная кубическая; в – гексагональная плотноупакованная.
Параметры кристаллических решеток:
- период – расстояние между ближайшими параллельными атомными плоскостями;
- базис (Б) – число атомов, принадлежащих одной элементарной ячейке в кристалле;
- координационное число (К) – число атомов, равноудаленных на минимальное расстояние от данного атома;
- плотность упаковки (ПУ) – отношение объема, занятого атомами в элементарной ячейке, к ее объему.
Параметры кристаллических решеток.
ОЦК: периоды a=b=c, Б=2, К8, ПУ=68%;
ГЦК: a=b=c, Б=4, К12, ПУ=74%;
ГПУ: c/a = 1,633, Б=6, Г12, ПУ=74%.