Vad betyder Ansiktscentrerad kubisk (FCC)?
Ansiktscentrerad kubisk (FCC eller cF) är namnet på en typ av atomarrangemang som finns i naturen. En cellstruktur med ansiktscentrerad kubisk enhet består av atomer arrangerade i en kub där varje hörn av kuben har en bråkdel av en atom med ytterligare sex hela atomer placerade i mitten av varje kubyta.
Atomerna i hörnet av kuben delas med åtta andra enhetsceller. Som sådan representerar varje hörnatom en åttondel av en atom.
Atomerna på varje sida av enhetscellen delas med intilliggande enhetsceller; därför representerar varje ansiktsatom hälften av en atom.
Med detta koncept är det totala antalet atomer i FCC-enhetens cellstruktur 4; sex halvor vid var och en av ytorna, plus åtta en åttondels atomer i hörnen.
(1/2 atomer x 6 ytor) + (1/8 atomer x 8 hörn) = 4 atomer
Atomerna i FCC-enhetscellarrangemanget är packade närmare än andra cellarrangemang (som kroppscentrerad kubik (BCC), som är det enkla enhetscellarrangemanget ). På grund av sitt packningsarrangemang är FCC-metaller vanligtvis mjukare och mer sega än deras BCC-motsvarigheter är, vilket kan vara en viktig faktor när man väljer material för en given applikation.
Ansiktscentrerad cubic kan också kallas cubic close-packed (ccp).
Kunskaper.se förklarar Face-Centered Cubic (FCC)
Metallatomer packar sig naturligt i ett tätt arrangemang för att bilda den starkaste metalliska bindningen som möjligt. I naturen är flera packningsarrangemang möjliga, inklusive det ansiktscentrerade kubiska arrangemanget.
En av de definierande egenskaperna hos FCC är att atomerna packas så nära varandra som teoretiskt möjligt. Atomerna från ett lager häckar sig tätt i det tomma utrymmet i varje intilliggande lager.
Detta täta packningsarrangemang kvantifieras i FCC:s packningsdensitet.
Vissa metaller som har denna kristallina struktur inkluderar aluminium, guld, bly, platina, iridium och silver.
Figur 1. Illustration av en ansiktscentrerad kubisk struktur. (Källa: Wikimedia Commons)
Förpackningstäthet / Atomic Packing Factor (APF) Packningsdensiteten, även känd som den atomära packningsfaktorn (APF), är i huvudsak den del av volymen atomer som upptar en kristallstruktur. APF för en FCC-struktur är lika med volymen av atomerna i enhetscellen dividerat med volymen av enhetscellen. Därför: APFFCC = Vatomer
Eftersom varje atom representeras som en sfär och enhetscellen är en kub:
APFFCC = n·Vsfär/Vkub (där n = antal atomer beräknat tidigare)
APFFCC = (4 x 4/3πr3)/a3
För att ytterligare bryta denna dow n, vi kan uttrycka ”a” i termen av ”r”.
Med Pythagoras sats: a2 + a2 = (4r)2
När vi löser för ”a” får vi, a = 2√2.r
Tar detta resultat för ”a” och sätter tillbaka det i formeln för APF blir ekvationen:
APFFCC = (4 x 4/3πr3) / (2√2.r)3
Om vi avbryter vanliga villkor får vi APFFCC = 0,74. Med andra ord är 74% av enhetscellens volym upptagen av atomer. Detta värde hänvisas till som tätpackat eftersom det inte är möjligt att packa atomerna närmare för att uppnå en högre APF.
