Strutture a massimo impacchettamento: Caratteristiche e tipologie
Le particelle si orientano al fine di occupare lo spazio più ridotto possibile, assumendo così una struttura a massimo impacchettamento. Questo type di configurazione è riscontrabile nei metalli, in alcuni composti molecolari e in alcuni composti ionici semplici.
Affinché una sfera aderisca al massimo numero di altre sfere, è essenziale che ne sia a contatto con il maggior numero possibile. Ne consegue che, se si posiziona un insieme di sfere uguali in un piano, possono assumere due disposizioni differenti.
In uno strato di sfere a massimo impacchettamento, ogni sfera possiede un numero di coordinazione pari a sei, ossia è circondata da sei sfere. Inoltre, ciascuna sfera è circondata da sei cavità bidimensionali, e ogni cavità è circondata da tre sfere. Il numero di cavità è doppio rispetto al numero di sfere, risultando in due cavità per ogni sfera.
Per ottenere il massimo impacchettamento di sfere nello spazio tridimensionale, si collocano successivi strati di sfere sopra a quelli già a massimo impacchettamento. Un secondo strato si posiziona su un primo strato in modo che le sfere del secondo strato occupino metà delle cavità tridimensionali del primo strato. A sua volta, un terzo strato può essere disposto in due modi possibili: occupando le cavità del secondo strato corrispondenti alle sfere del primo strato, o occupando le cavità del secondo strato corrispondenti alle cavità del primo strato.
Esistono due tipi di strutture a massimo impacchettamento che si presentano in natura: la struttura esagonale compatta, che mostra strati composti in successione ABABA, e la struttura cubica a facce centrate o cubica compatta, con strati in successione ABCABC.
Questa configurazione è caratterizzata da un ambiente identico per ogni sfera, tanto che nel primo che nel secondo caso le sfere occupano il 74% del volume a disposizione. Il numero di coordinazione in una struttura cristallina è 12, ciò è possibile solo se le particelle hanno le stesse dimensioni e mancano di legami direzionali, rendendola tipica dei metalli.
