Hexagonale dichtste stapeling

De hexagonale dichtste stapeling (Engels: hexagonal (double) close-packed), ook bekend onder zijn afkortingen HCP en HDCP, is de dichtste hexagonale stapeling van identieke bollen. Meestal gaat het hier om de ordening en stapeling van atomen in een kristalstructuur.

Eenheidscel, in het zwart, in de hexagonale dichtste bolstapeling.

Verschillende aanzichten van de hexagonale dichtste stapeling.

Opbouw

De dichtste bolstapeling is de meest compacte manier van het stapelen van identieke bollen in een bepaald volume. Een manier daarvan is de hexagonale dichtste stapeling. Deze stapeling komt voor in de kristalstructuur van een hexagonaal kristalstelsel en heeft de hoogst haalbare atomaire pakkingsfactor, namelijk ongeveer 0,74. Wat betekent dat tot 74% van het volume van een vast materiaal kan worden opgevuld met atomen, die voldoen aan het harde-bollenmodel.

De bollen in de hexagonale dichtste bolstapeling liggen in lagen opgestapeld in een denkbeeldig rooster. Voor de stapeling van atomen gaat het hier om een denkbeeldig kristalrooster. De eenheidscellen van dit rooster zijn die van het hexagonale kristalstelsel. Er liggen in deze stapeling steeds twee andere tussenlagen tussen twee recht boven elkaar liggen lagen. Die twee lagen komen overeen met de twee bollen op de diagonaal in de eenheidscel, die hiernaast is afgebeeld. De bollen in de ruimte van het rooster delen die ruimte in viervlakken en regelmatige achtvlakken in.

De middens van twee bollen B1 en B2, die in de hexagonale dichtste stapeling tegen elkaar aan liggen, liggen op een lijn $l$, waarop een ketting van tegen elkaar aan liggende bollen ligt. Er ligt op $l$ dus tegen zowel B1 als tegen B2 weer een volgende bol in de hexagonale dichtste stapeling aan.

$c={\sqrt {6}}\ a$

Zes bollen omringen de centrale bol in het middenvlak, met nog drie bollen erboven en eronder.

Er zijn in de eerste afbeelding, dus in de middenlaag, zes gaten te zien. De drie gaten, waarin de drie bollen van de laag daaronder komen, zijn de andere drie dan de gaten waarin de bollen in de laag erboven komen. De drie vlakken zijn gelijk, voor de visualisatie kiezen we zeven bollen in het middenvlak en drie in het vlak eronder en erboven.

• 
  Weergave van de HCP-stapeling
• 
  Grondvlak van een hexagonaal rooster
• 
  Een vergelijking tussen de HCP en DHCP. De tussenlaag (blauw en oranje) valt in het geval van DHCP afwisselend in de open posities boven het grondvlak (zwart). Bij HCP vallen de tussenlagen (oranje) precies boven elkaar.

Een vergelijking tussen de HCP en DHCP. De tussenlaag (blauw en oranje) valt in het geval van DHCP afwisselend in de open posities boven het grondvlak (zwart). Bij HCP vallen de tussenlagen (oranje) precies boven elkaar.

Scheikunde

Niet-gerichte atomen van gelijke grootte, in metalen en edelgassen, vormen vaste stoffen in een zo dicht mogelijk gestapelde rangschikking. De bindingsenergie is per volume-eenheid op die manier zo klein mogelijk.

Atomen die in vaste toestand deze structuur hebben: H, He, C, N, Mg, Y, Zr, Tc, Ru, Cd, Te, La, Hf, Re, Os, Tl, Pr, Nd, Pm

Bronnen, noten en/of referenties