Les deux types d'empilement compact
L'empilement hexagonal compact
Au premier plan \(\textrm A\) en bleu succède le plan \(\textrm B\) en rouge. Chaque atome du plan \(\textrm B\) étant situé au creux formé par trois atomes du plan \(\textrm A\). L'alternance des couches \(\textrm A\) et \(\textrm B\) dans la séquence \(\textrm{AB AB AB ...}\) conduit à un empilement de type hexagonal compact.
Arrangement ABAB...
Empilement hexagonal compact (hc)
Le calcul de la compacité qui est le rapport du volume des atomes sur celui de la maille montre que les atomes peuvent occuper au plus 74 % de l'espace. Il reste alors 26 % de vide entre les atomes.
Un certain nombre d'éléments cristallisent dans ce système : \(\textrm{Be}\), \(\textrm{Mg}\), \(\textrm{Ti}\), \(\textrm{Co}\) et \(\textrm{Zn}\) par exemple.
L'empilement cubique faces centrées
Arrangement ABCABC... (vue de dessus)
Il existe une autre possibilité d'arrangement des plans de sphères : c'est la succession \(\textrm{ABC ABC}\). Les atomes du troisième plan \(\textrm C\) occupent les autres creux laissés par les atomes du plan \(\textrm B\).
Il s'agit alors de l'empilement cubique à faces centrées (cfc). Les plans de compacité maximale ne sont cependant pas les plans des faces de la maille cfc.
La compacité de ce type d'arrangement est également de 74 %. Les éléments \(\textrm{Al}\), \(\textrm{Ca}\), \(\textrm{Ni}\) et \(\textrm{Cu}\) cristallisent dans ce système cfc.
Empilement cubique à faces centrées (cfc)
Un autre type d'empilement existe également : c'est le réseau cubique centré. Sa compacité est plus faible (68 %) et la coordinence n'est que de huit. Certains métaux cristallisent avec cet empilement : \(\textrm V\), \(\textrm{CR}\), \(\textrm{Ba}\), métaux alcalins, ...
Dans les cristaux formés de groupements plus complexes, la cohésion maximale peut être assurée dans d'autres types de réseau.
Vous pouvez voir, ci-dessous, la répartition des différents types d'empilement dans les métaux les plus courants de la classification périodique.
