1。原子質量(M): 結晶格子の原子が重いほど、単位体積あたりの質量が大きくなり、密度が高くなります。
2。結晶構造(格子タイプ): 異なる結晶構造(例:顔中心の立方体(FCC)、体中心の立方体(BCC)、六角形の密集(HCP))は、異なる梱包効率を持っています。 原子が詰まっているほど、密度が高くなります。
* fcc: 非常に効率的な梱包(充填されたスペースの74%)、密度が高くなります。
* bcc: FCCよりも効率が低い(スペースが満たされた68%)、密度が低くなります。
* hcp: FCCと同様のパッキング効率が発生し、FCC金属に匹敵する密度につながります。
3。原子半径(R): より小さな原子半径により、結晶構造内の原子の密度の高い梱包が可能になり、密度が向上します。
4。単位セルあたりの原子数(n): 単位セル内の原子の数は、単位セルの全体的な質量に寄与し、密度に影響します。
5。格子パラメーター(a): これは、ユニットセルエッジの長さを表します。格子パラメーターが小さいことは、より緊密な梱包と密度を示しています。
関係:
金属結晶の密度(ρ)は、次の式を使用して計算できます。
ρ=(n * m) /(a^3 * n_a)
どこ:
* n =単位セルあたりの原子数
* M =原子質量
* a =格子パラメーター
* n_a =avogadroの番号
例:
鉄(FE)とアルミニウム(AL)の2つの金属を考えてみましょう。鉄は、アルミニウムよりも高い原子質量とより小さな原子半径を持っています。この組み合わせは、アルミニウムと比較して鉄の密度が高くなりますが、どちらも同じ結晶構造(BCC)を持っています。
重要な注意:
これらの特性は重要な決定要因ですが、温度や圧力などの他の要因も金属結晶の密度に影響を与える可能性があります。たとえば、温度は熱膨張を引き起こし、密度を低下させる可能性があります。同様に、圧力は圧縮を引き起こし、密度の増加につながる可能性があります。