Reticolo cubico a facce centrate

Il reticolo cubico a facce centrate è uno dei reticoli di Bravais. Il fisico, cristallografo e meteorologo francese Auguste Bravais nel 1845 descrisse le 14 possibili disposizioni di punti nello spazio per formare celle elementari di una struttura cristallina nei sistemi tridimensionali.

Molti metalli tra cui alluminio, rame, piombo, platino, nichel, oro e argento cristallizzano secondo un reticolo cubico a facce centrate.

Cella unitaria del reticolo cubico a facce centrate

La cella unitaria di un reticolo cubico a facce centrate (FCC) è costituita da un cubo ai cui vertici vi sono 8 atomi, molecole o ioni e uno al centro di ogni faccia del cubo

Face centered cubic crystal lattice.svg da Chimicamo
reticolo cubico a facce centrate

Le otto sfere presenti ai vertici nel loro insieme contribuiscono nel loro insieme all’equivalente di una sfera mentre le sei sfere presenti sulle facce del cubo contribuiscono nel loro insieme all’equivalente di 6/2= 3 pertanto il numero di sfere per ogni cella unitaria è pari 3+1 = 4.

Detto a il lato del cubo e r il raggio di una sfera si ha che la diagonale del cubo D è pari:
D = r + 2r + r = 4r  (1)

Per il teorema di Pitagora:
D  = √a2+ a2 = a√2  (2)

Uguagliando la (1) con la (2) si ha:
4r = a√2
Da cui r = a√2/4 = a/√8
e
a = r√8

Il volume della cella unitaria V è quindi pari a:
V = a3 = (r√8)3 = 8 r3√8

Fattore di impacchettamento

Il fattore di impacchettamento atomico  APF ovvero la frazione del volume della struttura cristallina occupata dagli atomi è dato dalla formula:
APF = Natomi Vatomo/ Vcella unitaria

essendo Natomi il numero di atomi presenti nella cella unitaria, Vatomo il volume di ogni atomo e Vcella unitaria il volume occupato dalla cella unitaria.

Nel caso di un reticolo cubico a corpo centrato il numero di atomi presenti nella cella unitaria è pari a 4.

Il volume occupato da 4 atomi è pari a:
V = 4 · 4 πr3/3 = 16 πr3/3
Da cui APF = (16 πr3/3)/( 8 r3√8) = 0.740

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