晶体与晶格
配位数(coordination number)
/ koh-or-dih-NAY-shuhn NUM-ber /
站在挤满人的电梯里,数数有多少人正贴着你。塞满的轿厢里你也许碰到了六个人;半空的轿厢里,也许只两个。晶体里的原子也有同样的「点人头」:有多少紧邻挤在每个原子的正周围。这个人头数,就是配位数。
一个原子的配位数,是它最近邻的数目——那些与它相接、或处于离它最近的相同距离上的原子。它是一个整数,概括了一个原子被包围得有多紧。密堆积结构里,原子被挤到球所允许的最密程度,配位数取最大值十二。体心立方给出八,岩盐排列给出六,而疏松的金刚石网只给出四,因为它那些有方向的键把邻居撑得很开。
配位数之所以重要,是因为它是材料构造方式与行为的一个快速、诚实的指纹:高配位数通常意味着致密、金属式的堆积,低配位数则提示疏松、靠方向键搭起来的结构,比如金刚石或硅。要分清的一个微妙之处是:配位数只取决于最近邻,与原子总数或化学式无关。而在液体或玻璃里,并没有完美的重复,配位数就成了一个平均值,而非固定的整数。
金刚石和铅都是单一元素的晶体,可金刚石里一个原子只有四个邻居,铅里一个原子却有十二个。正是这个差距——四对十二——很大程度上解释了为什么金刚石刚硬而疏松、铅却致密而柔软。
四个邻居让金刚石疏松;十二个邻居让铅致密。
配位数只数最近的那一层邻居。再稍远一点的原子确实存在,但它们属于第二层,除非恰好处在同样最短的距离上,否则不计入配位数。
又称
另见