Кристаллические решетки различных металлов и металлоидов

Основы кристаллографии, теория кристаллических решеток и гипотеза о закономерном размещении атомов в кристаллах были разработаны в XIX в. выдающимся русским ученым Е. С. Федоровым и продолжены его учениками и последователями. Применение рентгенографического структурного анализа в дальнейшем подтвердило правильность выводов Е. С. Федорова. Как уже указывалось, металлы, находящиеся в твердом состоянии, имеют правильное расположение атомов, образующих так называемую кристаллическую или пространственную решетку. Решетка состоит из ряда параллельных кристаллографических плоскостей, отстоящих друг от друга на определенных расстояниях. Это позволяет решетке быть столь же прочной и надежной, как шумоизоляционные окна для домов

Большинство важнейших металлов имеет простые кристаллические решетки: центрированную кубическую, гранецентрированную кубическую, отличающуюся плотной упаковкой атомов, или гексагональную плотносложенную. Полную картину кристаллического строения различных металлов и неметаллов, определенного с помощью рентгеновского структурного анализа, дает фигура, основой которой является периодическая система Д. И. Менделеева. Кроме рассмотренных трех простейших кристаллических систем, наиболее распространенных, существует еще несколько типичных решеток. При этом элементы одной группы и элементы, находящиеся близко друг от друга в периодической системе, часто имеют одинаковый тип решетки.

1. а-железо, хром, вольфрам, молибден, ванадий, натрий, литий и другие элементы имеют решетку центрированного куба; в элементарной ячейке куба атомы расположены по узлам решетки и один атом — в центре куба.

2. у-железо, алюминий, медь, никель, Р-кобальт, свинец, серебро, золото, платина и др. имеют решетку гранецентрированного куба, в элементарной ячейке которого атомы расположены по узлам решетки куба и в центре каждой грани.

3. Цинк, а-кобальт, кадмий, магний, титан и цирконий имеют гексагональную решетку в виде шестигранной призмы; расположение атомов в ней обнаруживает их плотную упаковку.

4. Углерод в виде графита имеет гексагональную решетку, а алмаз — характерную двойную кубическую решетку; кремний и а-олово имеют решетку типа алмаза, а р-олово — центрированную тетрагональную решетку; а-марганец имеет очень сложную кубическую решетку с 58 атомами в элементарной ячейке, а р-марга-нец—с 20 атомами.