- 원자는 어떻게 고체 구조를 이루는가? – 여러가지로.
- 밀도는 구조에 따라 어떻게 달라지는가? – 구조에 따라 밀도가 달라짐.
- 재료의 성질은 방향에 따라 달라지는가? – 사실
고체 구조의 두 가지 유형
- 결정질(Materials with crystal structure)
원자들이 주기적으로 배열된 구조. 금속, 대부분의 세라믹, 일부 고분자에 해당. - 비결정질(Amorphous)
무질서하게 배열된 구조. 예: 비정질 SiO₂. (비정질 실리콘 태양광 패널 등)
금속의 결정 구조
금속은 보통 원자가 조밀하게 패킹(packing)된 구조를 가짐.
- 단순 입방 구조 (SC)
- 드문 구조 (예: Po)
- 원자 간 배치가 느슨함
- 원자 충진율(APF) ≈ 0.52
- 체심 입방 구조 (BCC)
- 예: Cr, W, α-Fe 등
- APF ≈ 0.68
- 중심 원자 포함 총 2개 원자/단위 셀
- 면심 입방 구조 (FCC)
- 예: Al, Cu, Au, Ni 등
- APF ≈ 0.74 (가장 조밀함)
- 총 4개 원자/단위 셀
- 육방조밀구조 (HCP)
- 예: Mg, Ti, Zn
- ABAB… 층 배열
- APF ≈ 0.74
이론 밀도 계산
단결정 vs 다결정
- 단결정: 물리적 성질이 방향에 따라 다름(이방성)
- 다결정: 무작위 방향으로 배열되면 등방성, 특정 방향 정렬시 이방성
다형성(Polymorphism)
같은 원소가 여러 결정 구조를 가질 수 있음.
예: 철(Fe) – α(BCC), γ(FCC), δ(BCC)
상 변이에 따라 성질이 달라지는 대표적인 예시.