Заряд ионов, и кристаллическая структура

Четвертая группа примесей включает электролиты — вещества с ионной или сильнополярной связью, которые под влиянием полярных молекул воды распадаются на ионы. Кристаллические структуры этих веществ разрушаются главным образом в результате процесса гидратации. Для катионов наиболее характерно ион-дипольное взаимодействие при гидратации, для анионов со значительным отрицательным зарядом или малым радиусом — присоединение молекул воды за счет образования водородных связей. Устойчивость гидратов ионов металлов возрастает с увеличением их заряда и уменьшением радиуса — гидраты ионов щелочных металлов нестойки, щелочноземельных — более прочные. Гидратированные катионы можно рассматривать как аквакомплексы — комплексные соединения, содержащие в своем составе воду, В ряде случаев гидратная вода настолько прочно связана с растворенным веществом, что при выделении в твердую фазу она входит в состав кристаллов этого вещества. [c.207]

Число ионов кислорода, которое может окружать элемент при образовании катиона, определяет координационное число катиона. Оно может меняться от 3 до 12. Очевидно, чем меньше катион, тем меньше его координационное число. Следовательно, исследование размеров ионов при помощи рентгеновской дифракции является неоценимым методом для получения представления о кристаллических системах. В развитии геометрических дислокаций существует тенденция представлять для катионов и анионов конфигурацию, обладающую минимумом потенциальной энергии, соответствующим нейтрализации ионных зарядов. Следовательно, кристаллические структуры должны удовлетворять геометрическим, электрическим и потенциальным энергетическим условиям. [c.12]

Закон постоянных соотношений в химическом соединении свидетельствует о необходимости насыщения ковалентных связей небольшого числа атомов или валентностей небольшого числа ионов в соответствии с формулой молекулы. Когда же образуется кристалл, то насыщение связей между огромным числом атомов не является единственным фактором, определяющим устойчивость кристаллического образования. В полярных или в ковалентных кристаллах основной структурной единицей является не молекула, а элементарная ячейка. Состав элементарной ячейки, определяется в первую очередь условиями упаковки атомов и уравновешивания зарядов, а кристаллическая структура соединения — геометрическими и электростатическими факторами. В ковалентных кристаллах требования насыщения валентностей и их пространственного распределения жестки, и состав кристалла должен соответствовать стехиометрической формуле. Известно, однако, что образования в кристаллах вакансий и межузельных атомов являются процессами эндотермическими, и, следовательно, при всех конечных температурах концентрация таких дефектов должна иметь конечное значение. Это показывает, что в кристаллах довольно легко осуществляется перераспределение межатомных связей, обеспечивающее локальное, а значит, и суммарное отклонение от стехиометрии. [c.194]

Высокие теплопроводность И электропроводность металлов заставляют предположить, что валентные электроны их атомов способны относительно свободно перемещаться внутри кристаллической структуры металла. На рис. 14-22 изображена одна из моделей строения металлов, согласно которой электроны образуют газ из отрицательных зарядов, прочно скрепляющий положительные ионы металла в единое целое. На рисунке схематически указаны положительно заряженные ионы, остающиеся после отрыва от атомов валентных электронов эти ионы содержат [c.623]

Ионная кристаллическая решетка содержит в своих узлах ионы чередующихся зарядов противоположного знака. Связь между ионами не имеет специфической направленности и обусловлена электростатическими взаимодействиями. Каждый ион контактирует с несколькими ионами противоположного заряда, в связи с чем в ионном кристалле отдельные молекулы не могут быть выделены. Число ионов, скоординированных около данного иона, называется координационным числом оно зависит как от соотношения значений зарядов, так и ог соотношения размеров ионов, составляющих кристаллическую решетку. Так, например, в хорошо известной структуре хлорида натрия (рис. 10) ионы натрия и хлорид-ионы закономерно чередуются вдоль трех взаимно перпендикулярных направлений, так что координационное число каждого нз них равно 6. Ионная кристаллическая решетка присуща различным солям. Ионным кристаллам свойственны значительная твердость, сравнительно небольшая летучесть и довольно высокие температуры плавления. [c.70]

Свойства соединений актиноидов (П1) (если не учитывать различий в окислительно-восстановительной активности) сходны и с соответствующими соединениями лантаноидов (П1). Сходство химического поведения ионов лантаноидов (И1) и актиноидов (III) в водных растворах обнаружено, например, при их ионообменном разделении. Сходство кристаллических структур, растворимости, характера гидролиза, состава кристаллогидратов и других свойств обнаружено также у однотипных соединений в твердом состоянии. Основное отличие соединений актиноидов (III) друг от друга обусловлено актиноидным сжатием (уменьшением размеров ионов Э + по мере увеличения заряда ядра в ряду Th — Lr). Свойства еще не полученных соединений актиноидов (III) можно предсказать на основании известных свойств однотипных производных лантаноидов (III). [c.559]

Ионные кристаллические решетки. Эти решетки характерны для кристаллов, образованных, как правило, элементами, значительно различающимися по своей электроотрицательности, например галогениды щелочных и щелочноземельных металлов и др. Заряды в ионных решетках в значительной степени локализованы на частицах, находящихся в узлах решетки. Отсюда структура таких решеток обусловливается ионной связью между заряженными частицами. Наряду со стремлением к наиболее компактной упаковке, в ионных соединениях каждая частица одного знака стремится окружить себя частицами противоположного знака. [c.143]

Возможность взаимного изоморфного замещения и образования смешанных кристаллов определяется 1) близостью размеров замещающих друг друга частиц 2) типом связи, ионными радиусами, зарядами ионов, их поляризацией, поляризующей способностью и другими свойствами ионов, зависящими от строения внешних электронных слоев 3) типом соединения и геометрическим подобием структур кристаллических решеток 4) энергетикой процесса изоморфного замещения легче образуются кристаллические решетки, обладающие большой энергией. [c.78]

При нагревании кристалла происходит в конце концов его плавление, т. е. переход упорядоченного окружения данного иона в менее или более беспорядочное (но для типичных солей все еще многостороннее). Легкость такого перехода, качественно характеризуемая температурой плавления вещества, должна зависеть от всех тех факторов, которые определяют силы стяжения между ионами в кристалле. Тогда следует ожидать, что при одинаковом типе кристаллической структуры температура плавления вещества должна быть, вообще говоря, тем выше, чем больше заряды ионов и меньше их радиусы. Это мы и видим, в частности, на примере одинаково кристаллизующихся по типу поваренной соли LiF (т. пл. 848 °С) и MgO (т. пл. 2850 °С), где при практически равных радиусах аналогичных ионов увеличение вдвое заряда каждого из них вызывает повышение температуры плавления вещества на 2000 °С. [c.426]

Последнее основано на том, что обменная емкость палыгорскита, порядка 30—40 мг-экв/100 г глины, является результатом изоморфных замещений А1 на Mg и 81 на А1. Компенсация избыточных зарядов осуществляется путем адсорбции ионов на внутренних поверхностях в каналах кристаллической структуры. ЧисЛо обменных мест в них во много раз больше, чем на поверхности волокна. При помощи радиоактивных изотопов было найдено, что ионнообменные процессы проходят во внутренних полостях, где А1 и Mg в октаэдрическом положении зачастую оказываются обменными [62]. Это обусловливает существенную разницу механизмов адсорбции палыгорскита и монтмориллонита. У последнего адсорбция происходит на весьма подвижных межпакетных плоскостях и на внешней поверхности пакетов, что легко объясняет его гидрофильность и коагуляционную уязвимость. У палыгорскита адсорбирующиеся ионы, в том числе [c.24]

Цеолиты алюмосиликатные адсорбенты кристаллической структуры. В решетке цеолита часть ионов 81 заменена ионами АР+, вследствие чего решетка обладает некоторым избыточным отрицательным зарядом, компенсируемым различными катионами. Эта особенность строения сорбента позволяет синтезировать цеолиты разнообразных форм, характеризующиеся различным соотношением ионов кремния и алюминия, количеством и зарядом катионов и отличающиеся типом кристаллической решетки. [c.92]

На процесс образования ядер также влияет размер и заряд гидратированных катионов, которые служат центрами образования полиэдрических структурных единиц. Так, известно [150], что катион оказывает влияние на силикатные и, вероятно, алюминат-ные ионы, присутствующие в растворе. (По-видимому, цеолиты с более открытыми структурами кристаллизуются из гелей, содержащих в качестве щелочного катиона натрий, а не калий, в то время как последний обычно способствует появлению менее открытых структур.) Чтобы образовалась кристаллическая структура, алюминатные и силикатные компоненты в процессе кристал- [c.349]

В слоистых структурах концентрация вещества происходит послойно. Слои скреплены остаточной, или ионной, связью. Особенно ярко слоистые структуры выражены в силикатах, где радикал представляет собой лист из кремнекислородных тетраэдров (см. рис. 9,в). Слоистые структуры возникают там, где имеются анионы, которые обладают большим радиусом действия и малым зарядом, т. е. могут легко поляризоваться. Например, вхождение аниона (0Н) в кристаллическую структуру [c.22]

Ионная, или электростатическая связь (рис. 3.2, в) образуется в случае полного переноса связывающих электронов к более электроотрицательному атому, который становится в результате этого отрицательным ионом - анионом с зарядом, равным количеству перенесенных электронов. Менее электроотрицательный атом теряет соответствующее количество электронов и становится положительным ионом - катионом. По существу, это предельный случай полярной ковалентной связи, который может реализоваться лишь при взаимодействии атомов, очень сильно отличающихся по электроотрицательности, например в 1лГ, СаРг, ВаО. Однако, строго говоря, даже в таких соединениях электроны не полностью переходят с катионов на анионы, а некоторая часть электронной плотности остается делокализованной между ними. Такую связь правильнее рассматривать как преимущественно ионную с малой примесью ковалентности. Ионная связь имеет электростатическую природу это значит, что она не имеет определенного направления в пространстве и ионные соединения не состоят из отдельных молекул, а образуют трехмерные пространственные кристаллические структуры, в которых соотношение между количеством катионов и анионов определяется их зарядами, а взаимное расположение - соотношением радиусов. Энергия ионной связи может быть легко рассчитана по закону Кулона, если известны заряды и радиусы ионов и тип кристаллической решетки. Подробнее об ионных кристаллах - см. разд. 6.3. [c.45]

Структура кристаллической решетки основы должна допускать введение иона активатора. Близость ионных радиусов основы и активатора позволяет получить наиболее эффективный для целей анализа кристаллофосфор. Если ионы основы и активатора имеют близкие радиусы, но разные заряды, то необходимо, чтобы имелась возможность компенсации различия зарядов. Обычно для компенсации зарядов вводят дополнительные ионы. Например, при синтезе 2п8 8т для компенсации избыточного заряда в кристаллическую решетку основы вводят ионы СГ или Ка . При подборе компенсирующих ионов руководствуются правилами изоморфного замещения ионов в кристаллической решетке. [c.517]

Способность атомов или ионов входить в структуру другого вещества определяется, с одной стороны, индивидуальными свойствами атомов или ионов (размер, заряд, электронное строение) и, с другой стороны, особенностями кристаллической структуры веществ, образующих твердые растворы. Рассмотрим подробнее условия, определяющие возможность образования твердых растворов замещения. [c.70]

Четвертая группа включает электролиты — вещества с ионной или сильно полярной связью, которые под действием характерного полярного строения молекул воды распадаются на ионы. Разрушение кристаллических структур этих веществ происходит главным образом в результате процесса гидратации. Для катионов наиболее характерно ионно-дипольное взаимодействие при гидратации, для анионов со значительным отрицательным зарядом или малым радиусом более специфично присоединение молекул воды за счет водородных связей. [c.23]

Внедрение атомов алюминия в тетраэдрическую конфигурацию вызывает появление отрицательных зар5 дов на каждом атоме. М и D представляют собой одно- и двухвалентные катионы, которые нейтрализуют заряды в кристаллической структуре [19]. Эти лабильные катионы могут обмениваться при контакте цеолита с растворами других катионов. Ионный обмен позволяет изменять кислотность и активность центров цеолита. [c.33]

А. Капустинский первый показал, что координационное нисло катиона по аниону р структурная константа Ма-делунга а в выражении электростатической кулоновской силы при равновесии ионных кристаллических структур также имеют весьма существенное значение. Эти соотношения получают более простое выражение при введении паулинговской. электростатической доли q, которая определяется как частное от деления, заряда иона г на его координационное число р (прочность электростатической связи). Следовательно, зависимость термического расширения от валентности и координации, по правилу Mero, получит следующее выражение a=Ve on.st. [c.19]

Соединения металлов с водородом, называемые гидридами, являются преимущественно ионными, В гидридах щелочных металлов, например КН или NaH, происходит перенос отрицательного заряда к атому водорода. Гидриды щелочных металлов обладают кристаллической структурой типа Na l (см. гл. 1). В соединениях ВеН , MgHj и AIH3 обнаруживается своеобразный тип связей с мостиковыми атомами водорода. В кристаллах этих соединений каждый атом Н равноудален от двух соседних атомов металла и образует между ними водородный мостик. Во всех случаях, когда на атомах Н имеется избыточный отрицательный заряд, он используется для образования второй связи с еще одним атомом, если у последнего имеются неиспользованные возможности образования связей. Отрицательно заряженные атомы Н имеются и в NaH, но в данном случае [c.318]

Примером ионной кристаллической решетки являются кристаллы поваренной соли, возникающие при конденсации молекул НаС1, в свою очередь образованных в результате взаимодействия ионов Ыа+ и С1 . Если в качестве элементарного фрагмента кристаллической решетки выбрать какую-либо простейшую геометрическую фигуру, то кристаллическую структуру КаС1 можно изобразить в виде куба, вершины которого (узлы кристаллической решетки) заняты ионами Ыа" " и С1 . При этом перемещение по кристаллической решетке в одном из трех направлений, совпадающем с ребрами куба, фиксирует регулярное расположение ионов Ка+ и С1 , т. е. чередование положительных и отрицательных зарядов. Сильное взаимное притяжение разноименных ионов обеспечивает высокую прочность ионных кристаллов и объясняет их сравнительно высокие температуры плавления и кипения (табл. 12). [c.41]

Образование твердых растворов. Особым видом соосаждения является изоморфное замещение ионов кристаллической рещетки посторонними ионами или молекулами. Изоморфизм в узком смысле. этого слова наблюдается, если определяемый и находящийся в растворе мешающий ионы имеют одинаковые заряд и радиус (с допуском в пределах 10—15%), а структура обеих соответствующих солей одна и та же. При этом образуются твердые растворы как равновесные системы. Это явление принципиально отличается от окклюзии, которая зависит от кинетических данных и всегда приводит к образованию метастабильных кристаллов с большим запасом энергии. Из сказанного следует, что компоненты твердых растворов нельзя разделить при старении осадка. [c.205]

Для получения ионных радиусов, которыми можно было бы ноль зоваться, необходимо, чтобы сумма двух таких радиусов равнялась равновесному расстоянию между соответствующими ионами в кристалле. Для двух противоположно заряженных ионов это расстояние зависит от распределения электронов и зарядов на ионах, от кристаллической структуры и от отношения радиуса катиона к радиусу аниона. Полинг разработал полуэмпирический метод определения ряда ионных радиусов на основе найденных на опыте величин межионных расстояний для пяти ионных соеди нений NaF, K l, RbBr, sl и. LijO. Для первых четырех соедине ний факторы, влияющие на размеры ионов, можно считать одинаковыми, так как ионы в них изоэлектронны и одновалентны, а от ношение радиусов во всех случаях равно 0,75. Полинг допу скает, что размер иона обратно пропорционален эффективному заряду ядра, действующему на электроны, а эффективный заряд ядра 2эф равен истинному заряду ядра за вычетом постоянной экранирования эффекта S электронов иона (2эф = Z — S). Поэтому для радиусов ряда изоэлектронных ионов можно написать уравнение [c.113]

Кристаллическая структура цеолита представляет собой пространственную решетку, образованную тетраэдрами 8104 или А104- Тетраэдр окиси алюминия по размерам несколько больше, чем тетраэдр кремнезема. Однако в структуре цеолита ион алюминия может изоморфно замешать ион кремния в тетраэдре кремнезема. Тетраэдр окиси алюминия несет отрицательный заряд поэтому положительный заряд, несомый катионом металла, связан с каждым тетраэдром окиси алюминия в кристалле. Эти катионы металлов и обусловливают возможность некоторого изменения размера пор в структуре цеолита. Они, вероятно, обусловливают также весьма большие силы избирательной адсорбции, характерные для молекулярных сит. Каталитическую активность молекулярных сит можно регулировать и изменять заменой катионов, содержащихся в кристаллической структуре. [c.199]

Хотя ионы адсорбируются главным образом на базальных поверхностях, но они адсорбируются и на ребре кристалла следовательно, и там создается двойной электрический слой. Следует помнить, однако, что разрыв кристаллической структуры происходит по ребру и, в дополнение к физической (электрической) адсорбции, на ребре могут происходить определенные химические реакции, приводящие к нарушению валентных связей. Хемосорбция , как ее называют, аналогична обычным химическим реакциям и происходит только в подходящих электрохимических условиях. Заряд на ребре меньше заряда на базальной поверхности и может быть положительным или отрицательным, главным образом в зависимости от pH системы. Например, если каолинит обработан НС1, он имеет положительный заряд, а если обработан NaOH, то — отрицательный заряд. Причина такого поведения заключается в том, что атомы алюминия на ребре при реакции с НС образуют AI I3 — сильный электролит, который диссоциирует на А1 + и ЗС1 , в то время как при реакции с NaOH алюминий образует гидроксид алюминия, который в воде нерастворим. (Напомним, что адсорбция ионов каолинитом происходит почти полностью на ребре следовательно, заряд частицы определяется зарядом на ребре.) [c.153]

В кристаллических веществах другого типа действуют большие силы кулоновского (электрического) взаимодействия между образующими их частицами. Твердые вещества этого типа называются ионными кристаллами. В качестве примера можно привести многие известные соли, скажем Na l или КС1. Поскольку электрическое поле, создаваемое каждым ионом, обладает ненаправленным характером, в ионных кристаллах положительные ионы со всех сторон окружены отрицательными ионами и, наоборот, отрицательные ионы окружены положительными ионами. В большинстве простых солей вокруг каждого иона располагается по шесть или восемь ионов с зарядом противоположного знака, причем это число зависит от относительных размеров катиона и аниона. Как правило, если отношение этих радиусов, Гк ,тион/ тион, находится в пределах от 0,73 до 0,41, ионный кристалл имеет такую же структуру, как Na l, с числом ближайших соседей каждого иона, равным шести (рис. 10.14). При больших значениях отношения ионных радиусов у каждого иона оказывается восемь ближайших соседей с зарядами противоположного знака, как это показано для кристаллической структуры s l на рис. 10.15. [c.177]

Продолжив во все стороны изображение кристаллической структуры s l, приведенное на рис. 10.15, покажите, чтсГкаждый положительный ион в этом кристалле окружен восемью соседями с зарядами противоположного знака. [c.185]

Состав обоих компонентов можно представить одной общей формулой, при этом заряды катионов и анионов сокристаллизующих-ся соединений соответственно идентичны. Такие вещества называют истинно изоморфными, т. е. обладающими сходной кристаллической структурой, и процесс сокристаллизации происходит посредством замещения ионов, атомов и молекул в кристаллической решетке. Примером служит система [c.319]

Основой кристаллической структуры слюд (рис. 1) является пакет , охватывающий четыре слоя укладки анионов 0 +, (ОН)-, р-, осуществленной по кубическому закону. Анионы образуют три слоя координационных полиэдров — октаэдров и тетраэдров. Тетраэдры расположены в наружных частях пакета и обращены вершинами внутрь его. Они заселены катионами 51 + и АР+, причем на каждые три кремнекислородных тетраэдра приходится один алюмокислородный. Ионы кислорода, расположенные в вершинах тетраэдров, а также ионы фтора и гидроксила образуют внутренний октаэдрический слой пакета. В октаэдрическом слое фторфло-гопита катионами заселены все октаэдры. Связь между атомами в тетраэдрах преимущественно ковалентная, в октаэдрах — ионноковалентная. В результате того что в слюдяном пакете часть тетраэдров заселена катионами А1 +, общий заряд анионов внутри него преобладает над зарядом катионов. Этот заряд компенсируется катионами, которые расположены в межпакетных полиэдрах и связывают пакеты между собой. Для слюд характерен ионный характер межпакетной связи. [c.8]

В простейших случаях комплексный галогенид имеет структуру бинарного галогенида (или оксида) А Хп, причем атомы А и В занимают (статистически или упорядоченно) положения, соответствующие атомам одного вида в структуре бинарного галогенида (или оксида). Это соответствует в табл. 10.1 первой группе (а). Подобные соединения относятся к ионным кристаллам, причем основное условие для построения такой кристаллической структуры состоит в том, чтобы ионы А и В имели близкие размеры и требуемый заряд, например Ыа+ +р4 или К2+и- -рб (со структурой флюорита). Совсем иного типа структуры образуются, если ионы А н В сильно различаются по размеру, как, например, в СзВе2р5 (см. далее) или в СзМпРз-П (разд. 13.3.1). В структурах обоих соединений имеется заряженный трехмерный каркас, построенный из связанных вершинами полиэдров МХ , содержащих ионы небольших размеров (тетраэдры Вер4 и октаэдры МпРе соответственно) в этом каркасе ионы Сз+ занимают большие пустоты они окружены 12 ионами Р . [c.134]

Вследствие диссоциации карбоксильных фупп мицеллы обладают отрицательным зарядом и окружены ионами противоположного знака или прикрепляются к положительно заряженным центрам в кристаллической структуре минералов. При перемещении флюидов в горных породах (при движении неполярных жидкостей) возникает естественный фильтрационный потенциал и связанное с ним электрическое поле, в котором в природных условиях мицеллы могут перемещаться. Электрические поля в земной коре могут возникать также в результате других различных причин (сейсмические, геомагнитные события и др.). По мнению В.А. Королева и других, этот механизм особенно эффективен в тонкопоровых разностях пород. [c.207]

Подводя итоги, скажем, что кристаллическая структура любого вещества в основном определяется а) относительным числом ионов каждого типа, б) стремлением ионов одного заряда окружить себя возможно большим числом ионов противоположного заряда, в) сильным взаимным отталкиванием ионов при сближении на расстояние, меньщее суммы их радиусов, и г) отношением радиусов ионов, от которого зависит оптимальный способ их упаковки. Такого рода правила были установлены впервые экспериментально Гольдшмидтом. [c.339]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология