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なぜ帯電していない原子や分子が単純な立方体構造で結晶化しないのですか?

非充電された原子または分子がめったに単純な立方体(SC)構造を形成することはめったにないことは事実ですが、理由は単に「決して」と言うほど単純ではありません。なぜこれが一般的にそうであるのかを分解しましょう:

1。梱包効率:

* scは、最も効率的な梱包構造です: SC構造では、原子は利用可能なスペースの52%のみを占めています。これにより、多くの空のスペースが残り、エネルギー的に好ましくありません。

* 他の構造がより効率的です: 顔中心キュービック(FCC)やボディ中心の立方体(BCC)パックのような構造は、原子をはるかに密に詰め込み、原子間力が強くなり、全体的なエネルギーが低下します。

2。原子間相互作用:

* scは魅力的な相互作用を最適化しません: SCの低い配位数(各原子には6つの最も近い隣人しかありません)は、原子間の強力な魅力的な相互作用の機会が少ないことを意味します。

* 他の構造では反発相互作用が最小限に抑えられます: FCCとBCCは、原子間の反発的相互作用を最小限に抑え、SCでこれらの構造をさらに安定させます。

3。結晶学と対称性:

* SCには、FCCとBCCの対称性がありません: FCCとBCCはより高い対称性を持っています。つまり、結晶内に相当する方向と平面が増えています。この対称性はさらに安定性に寄与します。

考慮すべき例外と要因:

* 非常に特定の条件: 非常に高い圧力や非常に低い温度など、非常に特定の条件下でSC構造を形成することができる、充電されていない原子または分子がSC構造を形成できるいくつかのまれな例があります。

* 分子との合併症: 分子の場合、形状と極性は結晶構造に大きな影響を与える可能性があり、SCはさらに少なくなります。

結論: 非充電された原子または分子は、単純な立方体構造ではめったに結晶化しませんが、それは絶対的なルールではありません。圧力、温度、関連する原子または分子の性質などの他の要因は、好ましい結晶構造に影響を与える可能性があります。ただし、ほとんどの場合、SCは他のより効率的な梱包配置と比較して、エネルギー的に好ましくありません。

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