הבדל מפתח – אריזה סגורה משושה לעומת אריזה סגורה מעוקבת
המונחים אריזה סגורה משושה (HCP) ואריזה סגורה מעוקבת (CCP) משמשים לשם שתי צורות של סידורים בגיאומטריה כימית. מונחים אלו מסבירים את סידור האטומים, מולקולות או יונים בסריגים (סידורים רגילים). כאשר מתארים הסדרים אלה, המרכיבים מהם מורכבת הסריג ידועים כספירות (אטומים, מולקולות או יונים). על מנת למקסם את יעילות האריזה ולמזער את החללים הריקים בסריג, הכדורים ארוזים היטב. הסדרים אלה ידועים כמבנים ארוזים ביותר או אריזה קרובה של כדורים שווים.הרווחים הריקים בין הכדורים הללו ידועים בתור חורים. ישנם שלושה סוגים של חורים; חור טריגונל, חור טטרהדרלי וחור מתומן. נוצר חור טריגונל בין שלושה כדורים. צורתו של חור זה דומה למשולש. חור טטרהדרלי נוצר כאשר שכבת הכדורים השנייה מונחות על שכבת הכדורים בצורה כזו שהחור הטריגונל מכוסה בכדור. החור האוקטהדרלי נוצר כאשר שכבת הכדורים השנייה מונחת על שכבת כדורים באופן שהחור הטריגונלי ייחשף. האריזה הסגורה המשושה מסומנת כ-HCP. לסידור זה יש שתי שכבות של כדורים ביחידה אחת חוזרת. האריזה הסגורה המעוקבת מסומנת כ-CCP. יש לו שלוש שכבות של כדורים ביחידה אחת חוזרת. ההבדל העיקרי בין אריזה סגורה משושה לאריזה סגורה מעוקבת הוא שלתא יחידה של אריזה משושה קרובה יש 6 כדורים ואילו לתא יחידה של אריזה סגורה מעוקבת יש 4 כדורים.
מהי אריזה סגורה משושה?
אריזה סגורה משושה (HCP) היא סידור של כדורים בסריג; ישנן שתי שכבות של כדורים המונחות אחת על השנייה, ויוצרות חורים טטרהדרליים ואוקטהדרליים. המשמעות היא ששכבת הכדורים השנייה ממוקמת בצורה כזו שהחורים הטריגונליים של השכבה הראשונה מכוסים על ידי הכדורים של השכבה השנייה. שכבת הכדורים השלישית דומה לשכבה הראשונה, והשכבה הרביעית דומה לשכבה השנייה, ומכאן שהמבנה חוזר על עצמו. לכן, היחידה החוזרת של סידור אריזה סגור משושה מורכבת משתי שכבות של כדורים.
איור 01: דגם אריזה סגורה משושה
מאחר שאותו מבנה חוזר על עצמו אחרי כל שתי שכבות של כדורים, הכדורים ממלאים ביעילות 74% מנפח הסריג.החללים הריקים הם בסביבות 26%. כל כדור בסידור זה מוקף ב-12 כדורים שכנים. כאשר נחשבו המרכזים של 13 הספירות הללו (כדור אחד + 12 כדורים שכנים), זה נותן פירמידה בעלת שש צדדים עם בסיס משושה. זה מוביל לקרוא למבנה זה כסדר אריזה סגור משושה. לסידור האריזה המשושה סגורה יש חור מתומן גדול אחד לכל כדור המוקף בשישה כדורים, וגם, לכל כדור, ישנם שני חורים טטרהדרליים מוקפים בארבע כדורים.
מהי אריזה סגורה מעוקבת?
Cubic close packing (CCP) הוא סידור של כדורים בסריג; ישנן שלוש שכבות של כדורים המונחות אחת על השנייה, המכסות את כל החורים האוקטהדרליים בשכבה שלישית של כדורים. היחידה החוזרת של אריזה סגורה מעוקבת מכילה שלוש שכבות של כדורים. הסידור של השכבה הראשונה והשכבה השנייה דומה לזה של האריזה המשושה הדוקה. אבל השכבה השלישית ממוקמת בצורה אחרת לגמרי.הוא מוערם בחללים של השכבה השנייה של כדורים. זה גורם לכיסוי כל הכדורים האוקטהדרליים. לכן, לסידור האריזה הקובית יש רק חורים טטרהדרלים.
איור 02: השוואה בין HCP ל-CCP
האריזה הקובית ממלאת ביעילות 74% מנפח הסריג בכדורים ו-26% הם שטח ריק. מכיוון שליחידה החוזרת של אריזה קובית יש שלוש שכבות של כדורים, שכבת הכדורים הרביעית דומה לשכבה הראשונה ואותו מבנה חוזר. כל כדור בסידור זה מוקף ב-12 כדורים שכנים. ישנם שלושה סוגים של סריג מעוקב, המבוסס על סידור הכדורים והחורים;
- Simple cubic (SC)
- מעוקב במרכז הפנים (FCC)
- עוקב במרכז הגוף (BCC)
ניתן לראות את סידור הקצב המעוקב בסידור FCC (מעוקב במרכז פנים). לתא היחידה של סידור אריזה סגור מעוקב יש 4 כדורים.
מהם הדמיון בין אריזה סגורה משושה לאריזה סגורה מעוקבת?
- שני המונחים של אריזה סגורה משושה וגם אריזה סגורה מעוקבת מתארים מערכים של כדורים וחורים (רווחים ריקים) בסריגים.
- גם סידורי אריזה סגורה משושה וגם סידורי אריזה סגורה מעוקבת כוללים כדורים עם 12 כדורים שכנים.
- הסדרי אריזה סגורה משושה וגם סידורי אריזה סגורה מעוקבת כוללים 74% מנפח הסריג מלא בכדורים ו-26% מלאים ברווחים ריקים.
מה ההבדל בין אריזה סגורה משושה לאריזה סגורה מעוקבת?
אריזה סגורה משושה לעומת אריזה סגורה מעוקבת |
|
| אריזה סגורה משושה היא סידור של כדורים בתוך סריג; ישנן שתי שכבות של כדורים המונחות אחת על השנייה, ויוצרות חורים טטרהדרליים ואוקטהדרליים. | אריזה סגורה מעוקבת היא סידור של כדורים בסריג; יש שלוש שכבות של כדורים המונחות אחת על השנייה, המכסות את כל החורים התוקטדרליים בשכבה שלישית של כדורים. |
| חורים | |
| אריזה סגורה משושה כוללת חורים טטרהדרלים ומתומנים. | אריזה סגורה מעוקבת כוללת חורים טטרהדרליים, אבל החורים האוקטהדרליים מכוסים בשכבה של כדורים. |
| תאי יחידה | |
| תא היחידה של אריזה סגורה משושה יש 6 כדורים. | תא היחידה של אריזה מעוקבת כוללת 4 כדורים. |
| יחידה חוזרת | |
| ליחידה החוזרת של אריזה סגורה משושה יש שתי שכבות של כדורים. | ליחידה החוזרת של אריזה מעוקבת יש שלוש שכבות של כדורים. |
סיכום – אריזה סגורה משושה לעומת אריזה סגורה מעוקבת
סידור האריזה המשושה והקובי משמשים לתיאור סידור הכדורים והחורים בסריגים. ההבדל בין אריזה סגורה משושה לאריזה סגורה מעוקבת הוא שבתא יחידה של אריזה סגורה משושה יש 6 כדורים ואילו לתא יחידה של אריזה סגורה מעוקבת יש 4 כדורים.
