В конденсированных фазах атомы (ионы) размещаются так, что действующие между ними силы притяжения и отталкивания уравновешиваются. При уменьшении межатомных расстояний энергия отталкивания превышает энергию притяжения и возрастает настолько сильно, что даже при больших давлениях не удается заметно сблизить атомы. С удалением их энергия отталкивания убывает быстрее энергии притяжения, и на расстоянии r0 суммарная энергия становится минимальной (рис. 1).
Это минимальное значение энергии Ео равно работе удаления атомов на бесконечно большое расстояние друг от друга (энергия сублимации). Значения r0 для различных элементов указаны на рис. 2.
Чтобы удалить атомы (вернее ионы) на расстояние, больше равновесного r0 или сблизить на расстояния, меньшие r0, необходимо затратить энергию.
При формировании кристаллов атомы размещаются закономерно. Это правильное размещение обычно характеризуют пространственной решеткой. Узлы ее соответствуют равновесным положениям атомов. Если известен характер размещения атомов в кристалле и расстояние r0, то можно указать координаты любого атома, как бы далеко он не был размещен от координатного центра. В этом смысле можно говорить о дальнем порядке размещения атомов в кристаллических телах. В металлических кристаллах большая плотность упаковки атомов: каждый из них обычно окружен 12 или 8 ближайшими равноудаленными соседями. Это число, называемое координационным (к. ч.), характеризует ближний порядок размещения атомов в пространстве. Известно 14 типов упаковки атомов. В металлах наиболее часто встречаются три: гранецентрированная кубическая — г. ц. к. (рис. 3, а), гексагональная плотная — г. п. (рис. 3, б) и объемно-центрированная кубическая — о. ц. к. (рис. 3, в).
О. ц. к. упаковку атомов (к. ч. 8) имеют щелочные (литий, натрий, калий, рубидий, цезий) и некоторые переходные металлы (хром, ванадий, молибден, вольфрам, ниобий, тантал). Г. ц. к. упаковку (к. ч. 12) имеют медь, золото, серебро, палладий, платина, алюминий, стронций, свинец. Г. п. упаковку (к. ч. 12) имеют бериллий, магний, цинк, кадмий и др.
