晶體結構與米勒指數

以三選一題型確認SC、BCC、FCC、HCP的配位數與堆積因子、由單位晶胞求密度,以及米勒指數與晶面間距的計算,以數值紮實打好結晶學的基礎。

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XRD與布拉格定律 →

晶體結構與米勒指數的重點

大多數金屬採取體心立方(BCC)、面心立方(FCC)或六方最密堆積(HCP)其中一種晶體結構。配位數BCC為8,FCC與HCP為12;原子堆積因子BCC約為0.68,FCC與HCP約為0.74。只要知道單位晶胞中的原子數(BCC為2個,FCC為4個)與晶格常數,就能計算密度。

晶體的晶面與方向以米勒指數表示。晶面的指數是取各軸截距的倒數,再化為最小整數比。在立方晶系中,晶面間距可由 d = a/√(h² + k² + l²) 求得,且[hkl]方向垂直於(hkl)面。這些是理解滑移系統與XRD峰的基礎。

晶體結構與米勒指數的題目列表(12題)

  1. 在面心立方晶格(FCC)的金屬中,以最近距離與1個原子相接觸的原子數(配位數)為下列何者?
  2. 體心立方晶格(BCC)的單位晶胞中,淨含的原子數為下列何者?
  3. 將原子視為相同大小的剛體球時,FCC結構的原子堆積因子(原子體積占單位晶胞體積的比例)為下列何者?
  4. 在BCC結構中,晶格常數a與原子半徑r的關係,下列何者正確?假設原子為剛體球,且最鄰近的原子彼此相接觸。
  5. 銅為FCC結構,晶格常數為0.3615 nm,莫耳質量為63.55 g/mol。設亞佛加厥常數為6.022×10²³ mol⁻¹,計算銅的密度,最接近下列何者?
  6. 設α鐵(BCC)的晶格常數為0.2866 nm,以剛體球模型求得的原子半徑最接近下列何者?
  7. 在立方晶中,與x軸交於1a、與y軸交於2a、與z軸平行而不相交的晶面,其米勒指數為下列何者?
  8. FCC金屬的最密面與最密方向的組合,下列何者正確?
  9. 鋁(FCC,晶格常數0.405 nm)的(111)面晶面間距最接近下列何者?
  10. 關於理想的六方最密堆積結構(HCP)的敘述,下列何者正確?
  11. 在立方晶中,[100]方向與[111]方向的夾角最接近下列何者?
  12. 純鐵在912℃時由BCC的α鐵(晶格常數0.2904 nm)變態為FCC的γ鐵(晶格常數0.3647 nm)。此時每1個原子的體積變化,下列何者正確?晶格常數皆為912℃時的值。

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