‫ساختار بلوری فلزات‬
‫بلور عبارت است از آرایش منظم اتم ها در فضا ساختارهای بلوری مختلفی وجود دارند که برخی از آن ها بسیار پیچیده‬
‫هستند خوشبختانه اغلب فلزات به صورت یکی از سه ساختار نسبتا ساده متبلور می شوند‪:‬‬
‫‪ ‬شبکه مکعبی وجوه – مرکز دار‬
‫‪ ‬شبکه مکعبی مرکزدار‬
‫‪ ‬شبکه هگزاگونال فشرده‬
‫سلول واحد‬
‫سلول واحد یک ساختار بلوری کوچکترین گروه از اتم هایی است که دارای تقارن بلوری هستند و وقتی در تمام جهات‬
‫تکرار شوند شبکه بلوری را تشکیل می دهند‪ .‬واضح است که نام این شبکه از شکل سلول واحد آن گرفته شده است توجه‬
‫کنید که اتم ‪ a‬به یک سلول واحد تعلق ندارد و یک بخش از هشت سلول واحدی است که در اطراف آن قرار دارند‪ .‬به‬
‫عبارتی تنها یک هشتم از این اتم گوشه ای به هر سلول واحد تعلق دارد از این حقیقت برای محاسبه تعداد اتم ها در هر‬
‫سلول واحد در شبکه بلوری مکعب مرکزدار استفاده می شود‪ .‬حتی یک بلور کوچک نیز حاوی میلیون ها سلول واحد است‬
‫و تعداد سلول های داخل یک بلور از سلول های قرار گرفته در سطح آن بسیار بیشتر است بنابراین در محاسبات می توان‬
‫از سلول های سطحی صرف نظر کرد در داخل یک بلور هر اتم در گوشه یک سلول واحد با اتم ‪ a‬معادل بوده و به اندازه‬
‫یک هشتم یک اتم در یک سلول واحد سهیم است‪.‬‬
‫همچنین در یک اتم نیز در مرکز قرار گرفته است که با هیچ سلول واحدی مشترک نیست بنابراین در شبکه مکعب مرکزدار‬
‫دواتم در هر واحد شبکه وجود دارد که یک عدد آن مربوط به اتم های موجود در گوشه ها است و دیگری در مرکز هر‬
‫سلول واحد قرار گرفته است‪.‬‬
‫در این حالت در سلول واحد یک اتم در مرکز هر سطح وجود دارد در شبکه مکعبی وجوه مرکزدار می توان تعداد اتم ها‬
‫در هر سلول واحد را با روش مشابه شبکه مکعبی مرکزدار محاسبه کرد هشت اتم موجود در گوشه ها هب اندازه یک اتم‬
‫در سلول سهیم هستند همچنین شش اتم در وجوه وجود دارند که هر کدام به دو سلول طرفین وجه تعلق دارند بنابراین این‬
‫اتم ها در هر سلول واحد شش نیم اتم سهیم هستند شبکه مکعبی وجوه مرکزدار دارای چهار اتم در هر سلول واحد است به‬
‫عبارت دیگر تعداد اتم های آن دو برابر شبکه مکعبی مرکزدار است ‪.‬‬
‫ساختار بلوری‬
‫ساختار بلوری به ساختار و جهتگیری اتمها‪ ،‬یونها‪ ،‬یا مولکولهای داخل بلور جامد یا مایع گفته میشود‪ .‬کاربرد این‬
‫اصطالح در علم بلورشناسی و کانیشناسی میباشد‪.‬‬
‫ساختار بلوری را میتوان مجموعهای از جعبههای کوچک در نظر گرفت که تا بینهایت تکرار میشوند‪ .‬این جعبهها یا‬
‫اجزاء واحد ‪ ،‬کوچکترین واحد حجمی میباشند که همه اطالعات ساختار و تقارن برای تشکیل ساختار ماکروسکوپی بلور‬
‫را در خود دارد‪.‬‬
‫الگوهای ساختار بلوری از یک نقطه بلور شروع میشوند در سه جهت تکرار میشوند‪ .‬طول لبه سلول منفرد و زاویه لبه‬
‫آن پارامترهای بلور میباشند‪.‬‬
‫ساختار بلوری نقش اساسی در بسیاری از خواص فیزیکی ایفا میکنند‪.‬‬
‫شبک ٔه بلور‬
‫ساختار بلوری‬
‫سهشیب (تریکلینیک)‬
‫ساده‬
‫مرکزپر‬
‫تکشیب (منوکلینیک)‬
‫ساده‬
‫قاعد ٔه مرکزپر‬
‫مرکزپر‬
‫راستلوزی (ارترمبیک)‬
‫ساده‬
‫مرکزپر‬
‫چهارگوشه (تتراگونال)‬
‫لوزیپهلو (رمبوهدرال)‬
‫ششگوشه‬
‫(هگزاگونال))‪(HCP‬‬
‫ساده)‪(SC‬‬
‫مکعبی‬
‫مرکزپر)‪(BCC‬‬
‫وجوه مرکزپر)‪(FCC‬‬
‫وجوه مرکزپر‬
‫الف) سلول واحد مکعبی مرکزدار )‪(BCC‬‬
‫در این نوع شبکه بلوری‪ ،‬سلول واحد به صورت یک مکعب فرض می شود که در هر گوشه به اضافه مرکز مکعب یک‬
‫اتم مستقر می باشد‪.‬‬
‫الزم به ذکر است بسیاری از فلزات نظیر‪ :‬آهن‪ ،‬کرم‪ ،‬تنگستن‪ ،‬وانادیم و مولیبدن در دمای محیط دارای شبکه بلوری‬
‫‪ BBC‬یا سلول واحد مکعبی مرکزدار میباشد ‪.‬‬
‫ب) سلول واحد مکعبی با وجود مرکز پر(‪)FCC‬‬
‫در اين نوع شبکه بلوری سلول واحد به صورت يک مکعب در نظر گرفته م ی شود‬
‫که در هر گوشه و مرکز وجوه آن يک اتم قرار دارد‪.‬‬
‫در ساختار اشغال شده ‪ FCC‬حجم اشغال شده هر سلول واحد در مجموع معادل چهار اتم‬
‫کامل است و بقيه فضای موجود‪ ،‬فضای خالی بين اتم ها است‪ .‬فلزاتی مثل‪ :‬مس‪،‬‬
‫آلومينيوم‪ ،‬نقره‪ ،‬طال‪ ،‬پالتين‪ ،‬نيکل و سرب در دمای معمولی دارای شبکه کريستالی‬
‫‪ FCC‬ميباشند ‪.‬‬
‫ج) سلول واحد منشور با قاعده شش ضلعی فشرده ‪HCP‬‬
‫ساختار بسته شش ضلعی ‪ HCP‬يا ‪ Hexagonal Close Pack‬است‪ .‬در اين ساختار‪ ،‬اتمهای يکی از‬
‫اليههای متناوب مابين فواصل اتمهای اليههای قبلی جای گرفتهاست (مانند ساختار ‪.)FCC‬‬
‫ولی به جای ساختار مکعبی‪ ،‬ساختار به صورت شش وجهی است‪ .‬اين مطلب در شکل زير‬
‫نمايش داده شدهاست‪.‬‬
‫ساختار شش وجهی‪ ،‬دارای سه اليه اتمی است‪ .‬در هر دو طرف باال و پايين اليهها‪ 6 ،‬اتم‬
‫وجود دارد که در آرايش شش ضلعی قرار گرفتهاند و در وسط شش ضلعی‪ ،‬اتم هفتم قرار‬
‫گرفتهاست‪ .‬اليه ميانی دارای سه اتم است که به صورت مثلث مابين دو سطح شش وجهی‬
‫بااليی و پايينی قرار گرفتهاند‪ .‬اين بدان معنی است که شش اتم شش ضلعی در صفحات‬
‫باال و پايين قرار گرفتهاند و فقط سه اتم ميانی وجود دارد که مابين آنها قرار‬
‫میگيرد‪.‬‬
‫همانطور که در شکل نمايش داده شدهاست‪ ،‬هر يک از ‪ 12‬اتم دو اليه باال و پايين‪6/1 ،‬‬
‫اتم و هريک از دو اتم وسط شش وجهی‪ 2/1 ،‬اتم و هر يک از سه اتم ميانی‪ ،‬يک اتم را‬
‫به اشتراک میگذارند‪ .‬اين ساختار بسيار برای فلزات عنصری مانند بريليوم‪ ،‬کادميوم‪،‬‬
‫منيزيوم‪ ،‬تيتانيوم‪ ،‬زينک و زيرکنيوم متداول است‪.‬‬
‫با نگاهی به تصویر‪ ،‬ممکن است تصور کنید که ساختار ‪ HCP‬از ساختار ‪ FCC‬پیچیده تر است‪ .‬ولی در حقیقت ساده تر است‪ .‬این بدان معنا‬
‫است که ما در ساختار ‪ HCP‬به جای سه الیه متفاوت اتمی‪ ،‬الیه سوم را تکرار الیه اول قرار میدهیم‪ .‬بنابراین‪ ،‬الیه چهارم نیز تکرار الیه‬
‫اول اتمها است‪ .‬الیه اول در شکل با حرف ‪ A‬و الیه دوم با حرف ‪ B‬نمایش داده شدهاست‪.‬‬
‫ساختار بلوری عناصر جدول تناوبی‬
‫عناصر مختلف در حالت جامد دارای ساختاری بی شکل و کاتورهای نیستند‪ .‬بلکه غالبا ً تحت ساختارهای بلوری بسیار منظمی متبلور میشوند‪ .‬در جدول‬
‫زیر فهرست ساختارهای بلوری عناصر جدول تناوبی در حالت جامد آمده است‬
‫ساختار بلوری‬
‫عنصر‬
‫عدد‬
‫اتمی‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫هیدروژن (‪)H‬‬
‫‪1‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫هلیم (‪)He‬‬
‫‪2‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫لیتیم (‪)Li‬‬
‫‪3‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫بریلیوم (‪)Be‬‬
‫‪4‬‬
‫سه گوشه (‪)Trigonal‬‬
‫بور (‪)B‬‬
‫‪5‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫کربن (‪)C‬‬
‫‪6‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫نیتروژن (‪)N‬‬
‫‪7‬‬
‫مونوکلینیک (‪)Base Centered Monoclinic‬‬
‫اکسیژن (‪)O‬‬
‫‪8‬‬
‫مونوکلینیک (‪)Base Centered Monoclinic‬‬
‫فلوئور (‪)F‬‬
‫‪9‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫نئون (‪)Ne‬‬
‫‪10‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫سدیم (‪)Na‬‬
‫‪11‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫منیزیم (‪)Mg‬‬
‫‪12‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫آلومینیوم (‪)Al‬‬
‫‪13‬‬
‫تتراهدرال (‪)Tetrahedral Packing‬‬
‫سیلیسیم (‪)Si‬‬
‫‪14‬‬
‫تری کلینیک (‪)Triclinic‬‬
‫فسفر (‪)P‬‬
‫‪15‬‬
‫اورتورومبیک (‪)Face Centered Orthorhombic‬‬
‫گوگرد (‪)S‬‬
‫‪16‬‬
‫اورتورومبیک (‪)Base Centered Orthorhombic‬‬
‫کلر (‪)Cl‬‬
‫‪17‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫آرگون (‪)Ar‬‬
‫‪18‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫پتاسیم (‪)K‬‬
‫‪19‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫کلسیم (‪)Ca‬‬
‫‪20‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫اسکاندیم (‪)Sc‬‬
‫‪21‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫تیتانیوم (‪)Ti‬‬
‫‪22‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫وانادیم (‪)V‬‬
‫‪23‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫کروم (‪)Cr‬‬
‫‪24‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫منگنز (‪)Mn‬‬
‫‪25‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫آهن (‪)Fe‬‬
‫‪26‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫کبالت (‪)Co‬‬
‫‪27‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫نیکل (‪)Ni‬‬
‫‪28‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫مس (‪)Cu‬‬
‫‪29‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫روی (‪)Zn‬‬
‫‪30‬‬
‫اورتورومبیک (‪)Base Centered Orthorhombic‬‬
‫گالیم (‪)Ga‬‬
‫‪31‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫ژرمانیم (‪)Ge‬‬
‫‪32‬‬
‫سه گوشه (‪)Trigonal‬‬
‫آرسنیک (‪)As‬‬
‫‪33‬‬
‫مونوکلینیک (‪)Simple Monoclinic‬‬
‫سلنیم (‪)Se‬‬
‫‪34‬‬
‫اورتورومبیک (‪)Base Centered Orthorhombic‬‬
‫برم (‪)Br‬‬
‫‪35‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫کریپتون (‪)Kr‬‬
‫‪36‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫روبیدیم (‪)Rb‬‬
‫‪37‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫استرانسیم (‪)Sr‬‬
‫‪38‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫ایتریم (‪)Y‬‬
‫‪39‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫زیرکونیوم (‪)Zr‬‬
‫‪40‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫نیوبیم (‪)Nb‬‬
‫‪41‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫مولیبدن (‪)Mo‬‬
‫‪42‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫تکنسیم (‪)Tc‬‬
‫‪43‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫روتنیم (‪)Ru‬‬
‫‪44‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫رودیم (‪)Rh‬‬
‫‪45‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫پاالدیم (‪)Pd‬‬
‫‪46‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫نقره (‪)Ag‬‬
‫‪47‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫کادمیم (‪)Cd‬‬
‫‪48‬‬
‫چهارگوشه (‪)Centered Tetragonal‬‬
‫ایندیم (‪)In‬‬
‫‪49‬‬
‫چهارگوشه (‪)Centered Tetragonal‬‬
‫قلع (‪)Sn‬‬
‫‪50‬‬
‫سه گوشه (‪)Trigonal‬‬
‫آنتیموان (‪)Sb‬‬
‫‪51‬‬
‫سه گوشه (‪)Trigonal‬‬
‫تلوریم (‪)Te‬‬
‫‪52‬‬
‫اورتورومبیک (‪)Base Centered Orthorhombic‬‬
‫ید (‪)I‬‬
‫‪53‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫زنون (‪)Xe‬‬
‫‪54‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫سزیم (‪)Cs‬‬
‫‪55‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫باریم (‪)Ba‬‬
‫‪56‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫النتان (‪)La‬‬
‫‪57‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫سریم (‪)Ce‬‬
‫‪58‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫پرازئودیمیم (‪)Pr‬‬
‫‪59‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫نئودیمیم (‪)Nd‬‬
‫‪60‬‬
‫‪-‬‬
‫پرومتیم (‪)Pm‬‬
‫‪61‬‬
‫سه گوشه (‪)Trigonal‬‬
‫ساماریم (‪)Sm‬‬
‫‪62‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫یوروپیم (‪)Eu‬‬
‫‪63‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫گادولینیم (‪)Gd‬‬
‫‪64‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫تربیم (‪)Tb‬‬
‫‪65‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫دیسپروزیم (‪)Dy‬‬
‫‪66‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫هولمیم (‪)Ho‬‬
‫‪67‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫اربیم (‪)Er‬‬
‫‪68‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫تولیم (‪)Tm‬‬
‫‪69‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫ایتربیم (‪)Yb‬‬
‫‪70‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫لوتتیم (‪)Lu‬‬
‫‪71‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫هافنیم (‪)Hf‬‬
‫‪72‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫تانتال (‪)Ta‬‬
‫‪73‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫تنگستن (‪)W‬‬
‫‪74‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫رنیوم (‪)Re‬‬
‫‪75‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫اسمیم (‪)Os‬‬
‫‪76‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫ایریدیم (‪)Ir‬‬
‫‪77‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫پالتین (‪)Pt‬‬
‫‪78‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫طال (‪)Au‬‬
‫‪79‬‬
‫سه گوشه (‪)Trigonal‬‬
‫جیوه (‪)Hg‬‬
‫‪80‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫تالیم (‪)Tl‬‬
‫‪81‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫سرب (‪)Pb‬‬
‫‪82‬‬
‫مونوکلینیک (‪)Base Centered Monoclinic‬‬
‫بیسموت (‪)Bi‬‬
‫‪83‬‬
‫مکعبی ساده (‪)sc‬‬
‫پولونیم (‪)Po‬‬
‫‪84‬‬
‫‪-‬‬
‫استاتین (‪)At‬‬
‫‪85‬‬
‫‪-‬‬
‫رادون (‪)Rn‬‬
‫‪86‬‬
‫‪-‬‬
‫فرانسیم (‪)Fr‬‬
‫‪87‬‬
‫مکعبی مرکز پر (‪)bcc‬‬
‫رادیم (‪)Ra‬‬
‫‪88‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫اکتینیم (‪)Ac‬‬
‫‪89‬‬
‫مکعبی مرکز وجوه پر (‪)fcc‬‬
‫توریم (‪)Th‬‬
‫‪90‬‬
‫چهارگوشه (‪)Centered Tetragonal‬‬
‫پروتاکتینیم (‪)Pa‬‬
‫‪91‬‬
‫اورتورومبیک (‪)Base Centered Orthorhombic‬‬
‫اورانیوم (‪)U‬‬
‫‪92‬‬
‫اورتورومبیک (‪)Simple Orthorhombic‬‬
‫نپتونیوم (‪)Np‬‬
‫‪93‬‬
‫مونوکلینیک (‪)Simple Monoclinic‬‬
‫پلوتونیم (‪)Pu‬‬
‫‪94‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫امریسیم (‪)Am‬‬
‫‪95‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫کوریم (‪)Cm‬‬
‫‪96‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫برکلیم (‪)Bk‬‬
‫‪97‬‬
‫شش گوشه (‪)Hexagonal‬‬
‫کالیفرنیم (‪)Cf‬‬
‫‪98‬‬
‫‪-‬‬
‫اینشتینیم (‪)Es‬‬
‫‪99‬‬
‫‪-‬‬
‫فرمیم (‪)Fm‬‬
‫‪100‬‬
‫‪-‬‬
‫مندلیفیم (‪)Md‬‬
‫‪101‬‬
‫‪-‬‬
‫نوبلیم (‪)No‬‬
‫‪102‬‬
‫‪-‬‬
‫الرنسیم (‪)Lr‬‬
‫‪103‬‬
‫‪-‬‬
‫رادرفوردیم (‪)Rf‬‬
‫‪104‬‬
‫‪-‬‬
‫دوبنیم (‪)Db‬‬
‫‪105‬‬
‫‪-‬‬
‫سیبورگیم (‪)Sg‬‬
‫‪106‬‬
‫‪-‬‬
‫بوریم (‪)Bh‬‬
‫‪107‬‬
‫‪-‬‬
‫هاسیم (‪)Hs‬‬
‫‪108‬‬
‫‪-‬‬
‫مایتنریم (‪)Mt‬‬
‫‪109‬‬
‫‪-‬‬
‫دارمشتادیم (‪)Ds‬‬
‫‪110‬‬
‫‪-‬‬
‫رونتگنیوم (‪)Rg‬‬
‫‪111‬‬
‫‪-‬‬
‫کوپرنیسیم (‪)Cn‬‬
‫‪112‬‬
‫‪-‬‬
‫نیهونیوم (‪)Nh‬‬
‫‪113‬‬
‫‪-‬‬
‫فلروویوم (‪)Fl‬‬
‫‪114‬‬
‫‪-‬‬
‫مسکوویم (‪)Mc‬‬
‫‪115‬‬
‫‪-‬‬
‫لیورموریوم (‪)Lv‬‬
‫‪116‬‬
‫‪-‬‬
‫تنسین (‪)Ts‬‬
‫‪117‬‬
‫‪-‬‬
‫اوگانسون (‪)Og‬‬
‫‪118‬‬