晶体结构的堆积模型
探究与交流：
X射线衍射实验测定的结果表明，组成晶体的微粒在空间为什么大都服从紧密堆积原理？
因为分别借助于没有方向性的金属键、离子键和分子间相互作用形成的金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构中，都趋向于使原子或分子吸引尽可能多的原子或分子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。
1.等径圆球的密堆积
由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。等径圆球的密堆积方式有A3型最密堆积和A1最密堆积。
在密堆积中，一个原子或离子周围所邻接的原子或离子的数目称为配位数。
①等径圆球在一列上进行紧密堆积的方式只有一种，即所有的圆球都在一条直线上排列。
②等径圆球在一个平面上进行最紧密堆积排列有一种，即只有当每个等径圆球与周围其它六个球相接触时，才能做到最紧密堆积，这称为密置层。每个等径圆球与其它六个球相接触。
③取Ａ、Ｂ两个等径圆球密置层，将Ｂ层放在Ａ层上面。要做最密堆积使空隙最小也只有一种唯一堆积方式，就是将两个密置平行地错开一点，使Ｂ层的球的投影位置正落在Ａ层中三个球所围成的空隙的中心上，并使两层紧密接触，称为密置双层（见上图）。
④在密置双层的基础上再堆积第三层时，一种堆积方式是第三层与第一层相同，第3层与第1层的圆球球心相对应，第3层相当于第1层，之后的第4、6、8……个密置层的圆球正好与第2层相对应，第5、7、9……个密置层都与第1层相对应，这样形成了“…ABABAB…”堆积，称为六方堆积，又称为A3型紧密堆积。
另一种堆积方式是第三层小球的球心正好落在第一层球形成的另一类空隙的中心，这样形成了“…ABCABCABC…”堆积，称为面心立方堆积，又称为A1型紧密堆积。
等径球的不同密堆积形式是怎样形成各类型晶体的？
等径圆球在一个层中，最紧密的堆积方式只有一种情况——一个球与周围六个球相切，在中心球的周围形成六个凹位，将其算为第一层。第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球心对准1、3、5位（或对准2、4、6位，其情形是一样的）。
关键是第三层，对于第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密方式。第一种是将球心对准第一层的球心。于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积，即A3型密堆积，配位数是12（同层是6，上下层各是3）,其晶胞是平行六面体（如上图右1所示）。
第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2、4、6位，不同于AB两层的位置，这是C层。第四层再排A，于是形成ABC三层一个周期的排列方式，得到面心立方堆积，即A1型密堆积，配位数为12（同层是6、上下层各为3）。
为什么将A1型密堆积称为面心立方堆积？
A1型最密堆积即…ABCABC…形式的堆积，又叫做面心立方堆积，是因为该堆积模型中的晶胞是面心立方晶胞，请认真观察下面所列图示，从而体会它们之间的这种关系。
沿着立方面心晶胞的体对角线的方向从左下方向右上方观察（如第7幅图所示），第一、二、三、四层球的种类分别为A、B、C、A，也就是A1型最密堆积ABCA层。
2.非等径圆球的密堆积
由离子构成的晶体可视为不等径圆球的密堆积，即将不同半径的圆球的堆积看成是大球采取等径圆球密堆积，小球填入大球的空隙。
在分子晶体中，由于范德华力没有方向性和饱和性，因此分子间尽可能采取密堆积方式，但分子的排列与分子形状有关，例如干冰中直线型的二氧化碳分子在空间是以A1型密堆积方式形成晶体的。
原子晶体中微粒间以共价键结合进行堆积时，由于共价键具有方向性和饱和性，就决定了原子周围的其他原子的数目和堆积方向是一定的，所以原子晶体不符合密堆积原理。
例3：下列叙述，不正确的是（）
A.氯化钠的晶体结构为非等径圆球密堆积
B.晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定
C.因为共价键有饱和性和方向性，所以原子晶体不遵循“紧密堆积”原则
D.金属铜和镁均以ABAB方式堆积
解析：在NaCl晶体中，半径较大的Cl－按A1型方式进行最密堆积，Na+填在Cl－所构成的空隙中，因此NaCl晶体结构为非等径圆球密堆积，A选项正确。密堆积原理适合于没有方向性的金属键、离子键和分子间作用力相互作用形成的金属晶体、离子晶体和分子晶体，而不适合于具有方向性和饱和性的共价键所形成的原子晶体以及氢键所形成的分子晶体，采用密堆积的方式可以降低体系的能量，使晶体变得比较稳定，B和C两选项都正确。金属铜采用“…ABCABC…”方式堆积，金属镁采用“…ABAB…”方式堆积，所以D选项错误。
答案:D
高手笔记：对密堆积原理的理解应注意：各类晶体的构成微粒为什么尽可能采取密堆积的形式形成晶体？晶体的构成微粒采取密堆积的形式形成晶体可以提高空间利用率，降低体系能量，整个体系的能量越低，所形成的晶体就越稳定。
高手笔记：（1）在A1和3型结构的金属单质晶体中，每个金属原子的配位数均为，即每个原子是与个原子（同一密置层中六个原子，上、下层中各三个原子）相邻接。这两种堆积方式是在等径圆球密堆积中最紧密的，配位数最高，空隙最小
高手笔记：由晶体的堆积类型判断晶胞类型要注意发挥空间想象能力，抽象出晶胞结构——晶体的最小结构重复单元。
高手笔记：①密堆积模型适合于靠无方向性的化学键形成的晶体。②分子晶体由于不是等径圆球，而是有一定的形状和结构，因此分子晶体采取尽可能密堆积的结构。但有些分子晶体分子间靠氢键结合形成晶体，如苯甲酸晶体、冰等。氢键是有方向性的，因此与原子晶体类似，一个分子周围其他分子的数目和位置是一定的，不采取密堆积结构。
③
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