Vad betyder kroppscentrerad kubik (BCC)?
Kroppscentrerad kubik (BCC) är namnet på en typ av atomarrangemang som finns i naturen. En kroppscentrerad kubisk enhetscellstruktur består av atomer arrangerade i en kub där varje hörn av kuben delar en atom och med en atom placerad i mitten.
Atomen vid kubens hörn delas med åtta andra enhetsceller. Som sådan representerar varje hörnatom en åttondel av en atom. Därför sägs BCC-strukturen ha ett koordinationstal på 8.
Enhetscellens centrum består av 1 hel atom, alltså det totala antalet atomer i BCC-enheten cellstrukturen är 2; en i mitten plus åtta en åttondels atomer i hörnen.
1 atom + (1/8 atomer x 8 hörn) = 2 atomer
Atomerna i BCC-enhetscellarrangemanget är inte packade så tätt som andra arrangemang (såsom face-centred cubic, FCC). Men på grund av deras arrangemang är det svårare för atomerna att glida förbi varandra. Detta attribut gör BCC-strukturer hårdare och mindre formbara än tätare packade material som guld. Detta kan vara viktigt när man väljer material för specifika applikationer.
Vissa metaller som har denna kristallina struktur inkluderar krom, tantal, molybden, volfram och alfajärn.
Kunskaper.se förklarar Body-Centered Cubic (BCC)
Metallatomer packar sig naturligt i ett tätt arrangemang för att bilda den starkaste metalliska bindningen som möjligt. I naturen finns flera packningsarrangemang, inklusive det kroppscentrerade kubiska (BCC) arrangemanget.
En av de definierande egenskaperna hos BCC är riktningarna i vilka atomerna berörs. Atomerna berör inte längs kanterna på kuben. Istället berör atomerna längs kubens diagonal. Med andra ord, den centrala atomen berör alla hörnatomer.
Förpackningstäthet i den kroppscentrerade kubik
En av de andra parametrarna som används för att definiera BCC-strukturen är packningsdensitet. Packningsdensiteten, även känd som den atomära packningsfaktorn (APF), är i huvudsak den del av volymen atomer som upptar en kristallstruktur.
APF för en BCC-struktur är lika med volymen av atomerna i enhetscellen dividerat med volymen av enhetscellen.
Därför:
APFBCC = Vatomer/Venhetssfär
Eftersom det finns två atomer i BCC-enhetscellen, var och en med en radie, r, är den totala volymen av atomer i cellen:
2 x 4/3πr3
Volymen på kuben är a3. Men för att få volymen i termer av r kan vi använda Pythagoras sats för att få:
a2 + a2 + a2 = (4r)2
Lösa för en:
a = (4/√3) ⋅r
Därför är kubens volym i termer av r
(4/√3⋅r)3
Ersätter uttrycken för Vatomer och Venhet sfär:
APFBCC = 2 x 4/3πr3 / (4/√3)3 ⋅r3
= 0,68
Därför är packningsfaktorn för en BCC-enhetscell alltid 0,68. Däremot är packningsfaktorn för en ansiktscentrerad kubisk enhetscell 0,74. Detta betyder att BCC-celler inte är lika tätt packade som deras FCC-motsvarigheter.
