1 铜族元素(Cu，Ag，Au)

    该族元素的晶体数据见下表。几种铜族元素的结构差别主要体现在晶格常数不同。

    在该族元素的晶体结构中，单位晶胞内，原子分布在晶胞的角顶和面心(图1)。该类结构相当于原子沿晶体的体对角线方向(3次轴方向)进行立方最紧密堆积(ABCABC…)而成(图2)。3个结构的差别在于原子半径的不同导致的晶格常数的差异，因此其粉晶X射线衍射结果也表现为峰位的差异(图3)。

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图1. Cu族元素的单位晶胞原子分布

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图2. Cu族元素的立方最紧密堆积

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图3. Cu族元素的粉晶X射线衍射（CuKα1射线）

    该族元素中的Ag在某些特殊情况下，有可能形成六方结构，并且可以具有2H和4H两种多型，具体结构数据如下：

2H结构的银的结构特征：

    单位晶胞内有两个Ag原子，其Z轴高度分别为0.3333和0.6667，如图4a所示。图形显示范围放大后可以看出(图4b)，该结构为标准的6方最紧密堆积排列，即原子层按照ABAB……的形式重复排列。

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                      a                                   b

图4. 2H多型银的单位晶胞原子分布及原子按层排列规律

4H结构的银的结构特征：

    单位晶胞内有4个原子：8个角顶(1个)，纵向的棱心各有一个(1个)，晶胞体内两个，Z轴高度分别为0.3333和0.6667, 并且这两个原子的X、Y坐标不等(图5a)。显示范围放大后可以发现(图5b)，4H结构的Ag中原子的排列方式为变形的六方最紧密堆积，层的排列重复方式为ABACABAC……。两种Ag的不同多型的粉晶X射线衍射图如图6所示。

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                          a                                   b

图5. 4H多型银的单位晶胞原子分布及原子按层排列规律

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图6. 两种Ag的多型的粉晶X射线衍射图谱（CuKα1射线）

2 铂族元素(Os，Ir，Ru，Rh，Pt，Pa)

    该族元素可以形成两种不同的结构，即与自然铜等结构的立方最紧密堆积结构，空间群、原子占位等都与自然铜相同，另一种是与2H的银等结构的六方最紧密堆积机构，其空间群、原子占位等都与2H的银相同，如下表所示。

              *:该两例元素在自然界主要以六方结构的形式出现。 

    立方结构的铂族元素的X射线衍射图如图7所示，六方结构的如图8所示。

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图7. 立方结构的Pt族元素的粉晶X射线衍射图谱（CuKα1射线）

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图8. 六方结构的Pt族元素的粉晶X射线衍射图谱（CuKα1射线）

3 铁族元素(V，Cr，Mn，Fe，Ni)

3.1 V

    单质V可以形成立方面心和立方体心结构，结构数据如下。

    立方面心的V的晶体结构与单质铜的晶体结构相同，立方体心的V的晶体结构如图9所示。两种结构态的X射线衍射图谱如图10所示。

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图9. 立方体心结构的V的晶体结构

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图10. 单质V的粉晶X射线衍射图谱（CuKα1射线）

3.2 Cr

    单质Cr可以形成立方面心、立方体心、立方原始及六方四种结构，结构数据如下。

    其中立方面心、立方体心的结构与单质V的结构相同，六方的结构与2H的Ag的结构相同，立方原始的结构如图11所示。四种结构态的Cr的X射线衍射如图12所示。

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图11. 立方原始结构的Cr的晶体结构

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图12. 单质Cr的粉晶X射线衍射图谱（CuKα1射线）

3.3 Mn

    单质Mn可以形成立方最紧密堆积的立方面心结构，及非最紧密堆积的立方体心和立方原始结构，结构数据见下表。

    立方面心的Mn与立方面心的V、Cr结构相同，立方体心及立方原始的Mn的结构如图13所示。三种相态的Mn的衍射图谱如图14所示。

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图13. 立方体心结构的Mn(左)及立方原始结构的Mn(右)

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图14. 单质Mn的粉晶X射线衍射图谱（CuKα1射线）

3.4 Fe

    纯单质铁在1538℃结晶后，形成立方体心结构，称为δ铁；当冷却到1394℃时，转变为立方面心结构，称为γ铁；继续冷却至912℃时，又变成了立方体心结构，称α铁。另外Fe在高压下可以形成六方结构的形式，称为ε铁。各种Fe的结构数据如下表所示。

    其中立方体心的δ-Fe及α-Fe与立方体心的V结构相同，只是晶格常数有差异，立方面心的γ-Fe与单质铜结构相同，六方的ε-Fe结构与立方铬结构相同。如图15所示。图16为4中Fe的结构状态的X射线衍射图谱。

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         α-Fe及δ-Fe                   γ-Fe                               ε-Fe

图15. 单质Fe的几种结构状态

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图16. 单质Fe的粉晶X射线衍射图谱（CuKα1射线）

    一般的金属铁中，会含有一定量的碳，一般把碳在γ－Fe(立方面心)中形成的间隙固溶体称之为奥氏体(austenite)，为立方面心结构(FCC)。奥氏体是一种塑性很好，强度较低的固溶体，具有一定韧性。不具有铁磁性。结构中C占据Fe的位置，但结构保持不变，只是晶格常数变小，约从原来的3.65减小为3.62左右。

    而碳溶于α-Fe(立方体心)的过饱和固溶体称之为马氏体(martensite)，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其晶体为四方体心结构(BCT)。其特点是具有高的强度和硬度。结构中C占据Fe的位置，但发生了结构畸变，由原来立方晶系的a=b=c=2.886畸变为a=b=2.86，c=2.98，因此结构类型也从立方体心格子降低为四方体心格子。

3.5 Ni

    单质Ni可形成标准立方最紧密堆积的立方面心结构和标准六方最紧密堆积的六方结构，结构数据见下表，衍射图谱见图17。

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图17. 单质Ni的粉晶X射线衍射图谱（CuKα1射线）