Kiemelt különbség – Hatszögletű zárt csomagolás vs köbös zárócsomagolás
A hatszögletű zárt tömítés (HCP) és a köbös zárt tömítés (CCP) kifejezések a kémiai geometriában az elrendezés két formájának megnevezésére szolgálnak. Ezek a kifejezések az atomok, molekulák vagy ionok rácsokban való elrendeződését magyarázzák (szabályos elrendezések). Ezen elrendezések leírásakor a rácsot alkotó összetevőket gömböknek (atomoknak, molekuláknak vagy ionoknak) nevezzük. A csomagolás hatékonyságának maximalizálása és a rács üres tereinek minimalizálása érdekében a gömböket szorosan össze kell csomagolni. Ezeket az elrendezéseket a legközelebbi egymásra épülő szerkezeteknek vagy az egyenlő gömbök egymáshoz közeli tömítésének nevezik. A gömbök közötti üres tereket lyukaknak nevezzük. Háromféle furat létezik; trigonális lyuk, tetraéder lyuk és oktaéder lyuk. Három gömb között trigonális lyuk keletkezik. Ennek a lyuknak az alakja háromszögre emlékeztet. Tetraéderes lyuk akkor keletkezik, ha a második gömbréteget úgy helyezzük a gömbrétegre, hogy a trigonális lyukat egy gömb fedje be. Az oktaéderes lyuk akkor jön létre, amikor a második gömbréteget egy gömbrétegre helyezzük úgy, hogy a trigonális lyuk fedetlen marad. A hatszögletű zárt tömítést HCP-nek jelöljük. Ez az elrendezés két gömbrétegből áll egy ismétlődő egységben. A köbös zárt csomagolást CCP-ként jelöljük. Három gömbréteget tartalmaz egy ismétlődő egységben. A legfontosabb különbség a hatszögletű zárt tömítés és a köbös zárás között az, hogy a hatszögletű zárt tömítés egységcellája 6 gömböt tartalmaz, míg a köbös zárt csomagolás egységcellája 4 gömböt tartalmaz.
Mi az a Hexagonal Close Packing?
Hexagonal close packing (HCP) a gömbök elrendezése egy rácsban; két réteg gömb van egymáson elhelyezve, amelyek tetraéderes és oktaéderes lyukat képeznek. Ez azt jelenti, hogy a második gömbréteget úgy kell elhelyezni, hogy az első réteg trigonális lyukait a második réteg gömbjei fedjék. A gömbök harmadik rétege hasonlít az első réteghez, a negyedik réteg pedig a második réteghez, tehát a szerkezet megismétlődik. Ezért a hatszögletű zárt tömítés ismétlődő egysége két gömbrétegből áll.
01. ábra: Hatszögletű zárható csomagolási modell
Mivel ugyanaz a szerkezet minden két gömbréteg után ismétlődik, a gömbök hatékonyan kitöltik a rács térfogatának 74%-át. Az üres helyek 26% körüliek. Ebben az elrendezésben minden gömböt 12 szomszédos gömb vesz körül. Ha ennek a 13 gömbnek a középpontját (egy gömb + 12 szomszédos gömb) figyelembe vesszük, akkor egy hatoldalú, hatszögletű alappal rendelkező piramist kapunk. Emiatt ezt a szerkezetet hatszögletű zárt tömítési elrendezésnek nevezzük. A hatszögletű zárt tömítési elrendezésben gömbönként egy nagy oktaéderes lyuk van, amelyet hat gömb vesz körül, valamint minden gömbhöz két tetraéderes lyuk van, amelyeket négy gömb vesz körül.
Mi az a Cubic Close Packing?
Cubic close packing (CCP) gömbök elrendezése egy rácsban; három réteg gömb van egymáson elhelyezve, és az összes oktaéderes lyukat egy harmadik gömbréteg borítja. A köbös zárt csomagolás ismétlődő egysége három réteg gömböt tartalmaz. Az első és a második réteg elrendezése hasonló a hatszögletű zárt csomagoláséhoz. De a harmadik réteg teljesen más módon van elhelyezve. A gömbök második rétegének üregeibe rakódik. Ez azt eredményezi, hogy az összes oktaéder gömböt lefedi. Ezért a köbös tömítés csak tetraéderes lyukakkal rendelkezik.
02. ábra: A HCP és a CCP összehasonlítása
A köbös tömítés hatékonyan kitölti a rácstérfogat 74%-át gömbökkel, 26%-át pedig üres tér. Mivel a köbös zárt csomagolás ismétlődő egysége három gömbrétegből áll, a negyedik gömbréteg hasonlít az első réteghez, és ugyanaz a szerkezet ismétlődik. Ebben az elrendezésben minden gömböt 12 szomszédos gömb vesz körül. A gömbök és lyukak elrendezése alapján háromféle köbös rács létezik;
- Egyszerű köbös (SC)
- Arcközpontú köbös (FCC)
- Testközpontú köbös (BCC)
A köbös szoros ingerlési elrendezés az FCC (arcközpontú köbös) elrendezésben látható. A köbös zárt csomagolás egységcellája 4 gömbből áll.
Mi a hasonlóság a hatszögletű zárt csomagolás és a köbös zárású csomagolás között?
- Mind a hatszögletű bezárás, mind a köbös zárótömítés kifejezések gömbök és lyukak (üres terek) elrendezését írják le rácsokban.
- Mind a hatszögletű zárt csomagolás, mind a köbös zárású csomagolás 12 szomszédos gömböt tartalmaz.
- Mind a hatszögletű zárt tömítés, mind a köbös zárású csomagolás esetén a rácstérfogat 74%-a gömbökkel és 26%-a üres helyekkel van kitöltve.
Mi a különbség a hatszögletű zárt csomagolás és a köbös zárású csomagolás között?
Hatszögletű zárt csomagolás vs köbös zárás csomagolás |
|
| A hatszögletű szoros tömörítés gömbök rácsban való elrendezése; két réteg gömb van egymáson elhelyezve, és tetraéderes és oktaéderes lyukakat képeznek. | Cubic close packing gömbök elrendezése egy rácsban; három réteg gömb van egymáson elhelyezve, és az összes oktaéderes lyukat egy harmadik gömbréteg borítja. |
| Lyukak | |
| A hatszögletű zárt tömítés tetraéderes és oktaéderes lyukakkal rendelkezik. | A köbös tömítésen tetraéderes lyukak vannak, de az oktaéderes lyukakat gömbréteg fedi. |
| Egységcella | |
| A hatszögletű zárt csomagolás egységcellája 6 gömbből áll. | A köbös zárt csomagolás egységcellája 4 gömbből áll. |
| Ismétlési egység | |
| A hatszögletű zárt csomagolás ismétlődő egysége két réteg gömbből áll. | A köbös zárt csomagolás ismétlődő egysége három gömbrétegből áll. |
Összefoglaló – Hatszögletű zárt csomagolás vs köbös zárás csomagolás
A hatszögletű és köbös zárt tömörítési elrendezés a gömbök és lyukak elrendezésének leírására szolgál a rácsokban. A különbség a hatszögletű zárt tömítés és a köbös zárás között az, hogy a hatszögletű zárt tömítés egységcellája 6 gömböt tartalmaz, míg a köbös tömítés egységcellája 4 gömböt tartalmaz.
