晶體與晶格
配位數(coordination number)
/ koh-or-dih-NAY-shuhn NUM-ber /
站在擠滿人的電梯裡,數數有多少人正貼著你。塞滿的轎廂裡你也許碰到了六個人;半空的轎廂裡,也許只兩個。晶體裡的原子也有同樣的「點人頭」:有多少緊鄰擠在每個原子的正周圍。這個人頭數,就是配位數。
一個原子的配位數,是它最近鄰的數目——那些與它相接、或處於離它最近的相同距離上的原子。它是一個整數,概括了一個原子被包圍得有多緊。密堆積結構裡,原子被擠到球所允許的最密程度,配位數取最大值十二。體心立方給出八,岩鹽排列給出六,而疏鬆的鑽石網只給出四,因為它那些有方向的鍵把鄰居撐得很開。
配位數之所以重要,是因為它是材料構造方式與行為的一個快速、誠實的指紋:高配位數通常意味著緻密、金屬式的堆積,低配位數則提示疏鬆、靠方向鍵搭起來的結構,比如鑽石或矽。要分清的一個微妙之處是:配位數只取決於最近鄰,與原子總數或化學式無關。而在液體或玻璃裡,並沒有完美的重複,配位數就成了一個平均值,而非固定的整數。
鑽石和鉛都是單一元素的晶體,可鑽石裡一個原子只有四個鄰居,鉛裡一個原子卻有十二個。正是這個差距——四對十二——很大程度上解釋了為什麼鑽石剛硬而疏鬆、鉛卻緻密而柔軟。
四個鄰居讓鑽石疏鬆;十二個鄰居讓鉛緻密。
配位數只數最近的那一層鄰居。再稍遠一點的原子確實存在,但它們屬於第二層,除非恰好處在同樣最短的距離上,否則不計入配位數。
又稱
另見