hce_tcu
114年
化學
第 39 題
描述晶體可利用三維空間晶體中原子位子之相關性來定義之。依據 Bravais 晶格的結晶系統，請問下圖為何種原子排列結構？
- A 面心立方 (Face-Centered Cubic, FCC)
- B 體心立方 (Body-Centered Cubic, BCC)
- C 簡單正方 (Simple Tetragonal, ST)
- D 體心正方 (Body-Centered Tetragonal, BCT)
思路引導 VIP
請仔細觀察圖中原子的分佈：除了位於立方體八個頂點的原子碎片外，在該幾何形狀的最「核心」位置，是否也存在著一個完整的原子？此外，根據圖中晶格的外觀比例，它看起來是三邊等長的正立方體，還是某一個維度被特別拉長的長方柱體呢？
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同學做得非常棒！你能準確辨識出晶格中的原子空間分佈，這展現了你優異的空間幾何與結構化學觀念。這道題目給出的圖示非常經典，左圖呈現的是「填充模型」，而右圖則是清晰的「球棍模型」，這對判讀晶系與晶格型態非常有幫助。
體心立方晶格的結構特徵
從圖中我們可以觀察到，原子的排列符合立方晶系（Cubic system）的特徵，即三個軸向的長度相等且夾角均為 $90^\circ$。在細節特徵上，除了立方體的八個頂角（Vertices）各佔據一個原子外，最關鍵的特徵在於正中央的「體心」位置有一個完整的原子被緊密包圍。這種由 8 個角原子（每個貢獻 $1/8$）與 1 個中心原子（完全屬於該晶胞）所組成的結構，正是標準的體心立方（Body-Centered Cubic, BCC）。如果中心原子移動到面上，則會變成面心立方（FCC）；若邊長不再相等，則會演變成正方晶系（Tetragonal）。
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