Структура ионных кристаллов и радиусы ионов

В основном в промывочных жидкостях присутствуют кристаллические вещества. Тенденция к правильному расположению частиц в соединении является одним пз важных проявлений химической связи. Правильное (периодическое) пространственное расположение атомов, ионов, молекул в кристалле, т, е. его структура, зависит от вида химической связи, эффективных радиусов ионов, их поляризуемости. От структуры кристаллического вещества в основном зависят такие важные для технологии буровых растворов свойства веществ, как их измельчаемость, форма частиц, химический состав их поверхности, взаимодействующей с дисперсионной средой и химическими реагентами. Несмотря на то что связи [c.11]

Структура ионных кристаллов и ионные радиусы. Мы [c.182]

Ионная связь по природе электростатическая. Она не направлена противоположно заряженные ионы притягивают друг друга независимо от их относительных положений. Поэтому структуры кристаллов с чисто ионными связями определяются геометрическими факторами, т. е. относительным числом различных ионов и радиусами ионов. [c.146]

Структуры ионных и металлич. кристаллов можно рассматривать как плотные упаковки сферич. частиц (см. Плотная упаковка). Благодаря плотной упаковке одни и те же структурные типы характерны для кристаллов с ионным и металлич. типом связи. Главный параметр, определяющий возникновение того или иного структурного типа для ионных и металлич. кристаллов,-отношение соотв. ионных и металлич. радиусов компонентов. Ограничение числа реализующихся структурных типов для И. связано с тем, что диапазон изменений металлич. атомных радиусов существенно уже, чем диапазон изменений радиусов катионов и анионов в ионных соединениях. Вместе с тем среди И., как и среди металлов, имеются специфич. кристаллич. структуры. [c.244]

СТРУКТУРА ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ И ИОННЫЕ РАДИУСЫ [c.183]

Значения ионных радиусов, приведенных в табл. 28, помогают понять действие одного важного фактора, определяющего тип кристаллической структуры, именно отношения радиусов ионов. Предположим, что, как в случае кристалла и+Г, [c.337]

Все эти особенности структуры силикатных кристаллов приводят к тому, что хотя ионы и содержатся в них, однако структура кристалла в отличие от типичных ионных кристаллов определяется здесь силикатным или алюмо-силикатным скелетом, связи в котором являются преимущественно ковалентными. Этим объясняются высокие температуры плавления силикатов и их нелетучесть. Это же приводит к свойственной некоторым силикатам способности легко обменивать ионы одних металлов на ионы других. Так, некоторые природные цеолиты или искусственно приготовляемые силикаты при взаимодействии с водными растворами солей могут частично обменивать содержащиеся в них катионы на катионы, имеющиеся в растворе. При этом обязательным условием является, чтобы размеры этих ионов не различались значительно. Так, ионы натрия Ыа" (радиус 1,05 А) легко обмениваются на ионы кальция Са + (радиус 0,95 А) в соотношении 2 1, причем сохраняется нейтральность кристалла в целом. Искусственные цеолиты используются также в качестве адсорбентов молекулярные сита, см. стр. 373).. [c.135]

Структуру кристалла ZnS можно объяснить с позиций ионной модели. Соотношение радиусов ионов Zn-+ (0,074 нм) и (0,182 нм) равно 0,40, что свидетельствует о тетраэдрической координации ионов относительно друг друга. [c.99]

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]

Структура ионных кристаллов и радиусы ионов [c.49]

Однако не всегда кристаллы обладают структурой, отвечающей максимальному координационному числу, так как соотношение радиусов ионов является не единственным фактором, обусловливающим величину координационного числа и вместе с ним определенную структуру. Во многих случаях существенное влияние на взаимодействие и на характер связи между частицами в кристалле оказывает поляризуемость ионов. [c.51]

Катион и анион можно рассматривать как правильные сферы разных размеров. Сферическая симметрия электростатического поля обусловливает отсутствие направленности связей и потому при образовании кристалла из отдельных атомов каждый ион стремится окружить себя возможно большим числом противоположно заряженных ионов. Именно поэтому ионная связь имеет только пространственную насыщенность. Ионы упаковываются по принципу наиболее плотной упаковки и образуют правильные кристаллы солей. Число, ближайших соседей Z , а следовательно, и тип структуры зависят от размеров ионов. Так, в кристалле хлористого натрия (рис. 18, а) радиус иона натрия настолько меньше радиуса иона хлора, что в структуре вокруг иона хлора имеется пространство, могущее разместить двенадцать и даже более ионов натрия. Однако электрическая нейтральность требует, чтобы число ионов натрия и хлора было в структуре одинаковым и, следовательно, чтобы координация и размещение ионов относительно друг друга были тоже одинаковыми. Вокруг иона натрия могут разместиться только шесть (2 = 6) соседних ионов хлора в углах правильного октаэдра, и это будет, следовательно, типом координации не только для иора натрия, но и для иона хлора. В кристалле же хлористого цезия оба иона сравнимы по величине и потому вокруг иона цезия могут разместиться восемь (2 == 8) соседних ионов хлора (рис. 18, б). [c.47]

Аналогично, каждый ион натрия окружен шестью хлорид-ионами координационное число натрия равно 6. Структуре соответствует координация 6 6. Структура хлорида цезия иная (рис. 6.8,а). Так как ион цезия (радиус 0,168 нм) больше иона натрия, его может окружать большее число ионов хлора. В этой структуре реализуется координация 8 8. И ионы цезия, и ионы хлора образуют простые кубические решетки, которые как бы вдвинуты одна в другую (рис. 6.8, б), так что в центре каждого куба из хлорид-ионов находится ион цезия и наоборот. Тип структуры зависит от отношения радиусов и а — радиусы катиона и аниона. На рис. 6.9 показана структура кристалла с координационным числом 6. Каждый анион соприкасается как с другими анионами, так и с катионом. [c.134]

Каким образом отношение радиусов катионов и анионов связано с типом структуры ионного кристалла [c.146]

Все устойчивые одноатомные анионы имеют электронное строение соответствующего для данного периода благородного газа, а простейшие катионы имеют электронное строение благородного газа, предшествующего данному периоду (сравните, например, N3" и N6, К- и Аг и т. д.). В от личие от ковалентной иогаая связь не обладает ни направленностью, ни насыщаемостью. Силы притяжения между зарядами пе зависят от направления, по которому эти заряды сближаются (отсутствие направленности). Кроме того, два разноименных иона, связанные силами притяжения, не теряют своей способности взаимодействовать с ионами противоположного знака. В этом и проявляется отсутствие насыщаемости у ионной сэязи. Следствием этой особенности ионной связи является ассоциация всех ионов с образованием ионного кристалла, в котором каждый ион окружен ионами противоположного знака. Число ионов противоположного знака, удерживающихся данным ионом на ближайшем расстоянии, получило название координационного числа данного иона. Ионы могут удерживать также и нейтральные молекулы. При большом размере катиона и малом радиусе аниона (соотношение кат "аи > 0 3) вокруг катиона (аниона) координирует 8 анионов (катионов). В результате образуется кристалл так называемой кубической структуры — 8 ионов одного знака располагаются в вершинах куба, в центре которого находится ион противоположного знака (тип СзС1 рис. 14). [c.82]

Пытаясь объяснить искажения кубической структуры у оксидов АВОз, их вначале рассматривали как чисто ионные кристаллы. Из геометрии структуры следует, что для идеальной структуры справедливо следующее соотношение между радиусами ионов А, В и 0 [c.302]

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]

Защитные свойства первых двух окислов можно частично объяснить на основании классических работ Н.В.Белова по исследованию структуры ионных кристаллов. Результаты этих исследований позволяют сложные кристалличёские решетки ионных кристаллов описать более просто следующим образом. Анионы кислорода с ионным ра усом 0,136 нм располагаются весьма однообразно по одному из способов плотнейшей улаковки — гексагональной или кубической катионы распределяются по пустотам этой упаковки. Известно, что в плотнейшей упаковке имеется два вида пустот октаэдрические и тетраэдрические. Число октаэдрических пустот равно числу анионов, а тетраэдрических — в два раза больше. При этом шар, заполняющий октаэдрическую пустоту, имеет радиус, равный 0,414 радиуса аниона, а тетраэдрическую пустоту — [c.13]

Структура ионного кристалла определяется кулоновским взаимодействием, и каждый ион окружается максимально возможным числом ионов противоположного знака. В этом случае координационные числа определяются соотношением радиусов катионов и анионов и, как правило, больше, чем в атомных кристаллах, где координационное число определяется прежде всего числом и гибридизацией валентных орбиталей взаимодействующих частиц. [c.91]

В начале параграфа уже отмечалось, что исследование веществ с помощью рентгеновских лучей позволяет точно устанавливать пространственное расположение частиц. Тем самым открывается очень важная для химии возможность определять размеры (точнее— сферы действия) отдельных атомов и ионов. Например, радиус иона Na" равен 0,98 А, радиус иона С1 — 1,81 А. Оба иона молено грубо представлять себе шарами, упакованными в кристалле Na l так, как показано на рис. 55. Обычно кристаллические структуры веществ изображают более схематично, не считаясь с размерами частиц, а указывая лишь их взаимное расположение [c.81]

Эффективные радиусы атомов и ионов. Твердое тело имеет кристаллическую структуру. Структурные частицы в нем находятся на определенных расстряниях друг от друга. Расстояние между центрами двух соседних структурных частиц в кристаллической рещетке называется константой решетки. Если допустить, что структурные частицы кристалла представляют собой шары, касающиеся друг друга, то можно принять, что константа решетки равна сумме радиусов этих частиц. В атомных решетках простых веществ радиусы одинаковы. Поэтому можно считать, что радиус атома равен половине константы решетки. В ионных решетках радиусы ионов неодинаковы. Вычислить радиус того или другого иона можно только тогда, когда известен радиус одного из них. [c.60]

Кристаллы Li l, КС1, Ag l имеют структуру типа Na l кристаллы Si и Ge — типа алмаза кристалл РЬ — типа Си. Радиусы ионов (атомов) этих веществ [c.18]

При сравнении же металлов в ряду напряжений за меру химической активности принимается работа превращения металла, находящегося в твердом состоянии, в гидратированные ионы в водном растворе. Эту работу можно представить как сумму трех слагаемых энергии атомизации — превращения кристалла металла в изолированные атомы, энергии ионизации свободных атомов металла и энергии гидратации образующихся ионов. Энергия атомизации характеризует прочность кристаллической решетки данного металла. Энергия ионизации атомов — отрыва от них валентных электронов — непосредственно определяется положением металла в периодической системе. Энергия, выделяющаяся при гидратации, зависит от электронной структуры иона, его заряда и радиуса. Ионы лития и калия, имеющие одинаковый заряд, но различные радиусы, будут создавать около себя неодинаковые электрические поля, Поле, возникающее вблизи маленьких ионов лития, будет более си.пьным, чем поле около больших ионов калия. Отсюда ясно, что ионы лития будут гидратироваться с выделением большей энергии, чем ионы калия. [c.329]

V1-1-7. sl имеет такую же структуру, как и s l (двойная, взаимопроникающая кубическая решетка). Радиусы ионов s+ и I" равны 1,69 и 2,16 А соответственно. Найдите а) объем элементарной ячейки и б) плотность (г-см"3) кристаллов sl. [c.56]

Как отмечалось в гл. III, 8, в кристалле поваренной соли нет молекул Na l. При растворении кристаллическая структура разрушается, гидратированные ионы переходят в раствор (см. рис. 56). Молекулы в растворе отсутствуют. Таким образом, для растворов сильных электролитов лишь условно можно говорить о недиссоции-рованных молекулах. Их скорее можно представлять как ионные пары Na+ I-, т. е. находящиеся близко друг около друга противоположно заряженные ионы (сблизившиеся до расстояния, равного сумме радиусов ионов). Их называют квазимолекулы. Тогда приведенное выше уравнение следовало бы писать [c.159]

Как отмечалось выше, в кристалле хлорида натрия отсутствуют молекулы Na . При растворении кристаллическая структура разрушается, гидратированные ионы переходят в раствор. Молекулы в растворе также отсутствуют. Поэтому о недиссоци-ированных молекулах в растворах сильных электролитов можно говорить лишь условно. Их скорее можно представлять как ионные napbi](Na+ l ), т. е. находящиеся близко друг около друга противоположно заряженные" ионы (сблизившиеся до расстояния, равного сумме радиусов ионов). Это якобы недиссоциированные молекулы или, как их называют, квазимолекулы. Тогда уравнение реакции (а) следовало бы записать так [c.112]

Атомы и ионы не имеют строго определенной внешней границы. Функция распределения электронов обычно достигает максимума для внешней оболочки и затем асимптотически стремится к нулю с увеличением расстояния от ядра. Можно определить кристаллические радиусы для ионов таким образом, что радиусы двух ионов с аналогичными электронными структурами пропорциональны относительной протяжен-г10сти в пространстве функций распределения электронов для обоих яонов и что сумма двух радиусов равна расстоянию между центрами гоответствующих двух ионов в кристалле. На рис. 6.21 показаны отобранные по этому признаку относительные размеры различных ионов со структурой аргоноидов. Некоторые значения ионных радиусов приведены в табл. 6.2. [c.153]

ИЗОМОРФИЗМ (от изо... и греч. morphi - форма, вид), способность атомов, ионов или молекул замещать друг друга в кристаллич. структурах. В результате И. образуются твердые р-ры замещения. В-ва, к-рым присущ И., наз. изоморфными. Изоморфные в-ва могут кристаллизоваться совместно, давая смешанные кристаллы - изоморфные смеси. Эти смеси образуются лишь тогда, когда замещающие друг друга частицьг (атомы, ионы, молекулы) близки по своим эффективным размерам. Согласно правилу Гольдшмидта, образование изоморфных смесей с широким диапазоном концентраций возможно при тождестве знака заряда и близкой поляризуемости замещающих друг друга атомов (или ионов), если их ионные радиусы различаются не более чем на 15%. [c.189]

Оси. задачи К. систематика кристаллич. структур и описание наблюдающихся в них типов хим. связей интерпретация кристаллич. структур (т.е. выяснение причин, определяющих возникновение данной структуры) и предсказание структур изучение зависимости св-в кристаллич. в-в от их структ ры и характера хим. связи (см. Ионные кристаллы, Кова.чентные кристаллы, Металлические кристаллы, Моле-ку.гчрные кристаллы). В рамках стереохим. аспекта обсуждаются кратчайшие межатомные расстояния (длины связей) и валентные углы, рассматриваются координационные числа и координационные полиэдры. Кристаллоструктурный аспект включает анализ относит, расположения атомов, молекул и лр. фрагментов структуры (слоев, цепей) в пространстве кристаллич. в-ва. При интерпретации кристаллич. структур и их предсказании Широко используют понятие атомных радиксов, ионных радиусов, принцип плотной упаковки атомов и молекул. Нек-рые сравнительно простые кристаллич. структуры удается предсказать путем минимизации потенц. или своб. энергии, к-рая рассматривается как ф-ция структурных параметров. [c.536]

Изменения в структуре NaA в сильной степени зависят от парциального давления паров воды. При 600 °С цеолит весьма чувствителен даже к небольшим количествам паров воды. Природа обменного катиона оказывает существенное влияние на стабильность цеолита. Литиевая форма ведет себя так же, как натриевая, в то время как цезий, степень обмена которого не может превышать 30%, увеличивает стабильность цеолита. Аналогично обмен на калий, после того как была достигнута степень обмена, равная 40%, приводит к росту гидротермальной стабильности. Обмен на двухвалентные катионы кальций, магний и стронций повышает гидротермальную стабильность, причем магний вызывает наибольший эффект. Замечено, что с увеличением ионного радиуса двухвалентного катиона стабильность падает. В случае одновалентных катионов наблюдается обратная картина, т. е. д. гя цезия — иона с наибольшим ионным радиусом — имеет место наибольшее увеличение стабильности. Эти результаты, по-видимому, подтверж-данлтся рентгенографическими исследованиями обработанных па-ролг катионообменных форм цеолитов. Электронные микрофотографии согласуются с концепцией, согласно которой разрушение структуры распространяется с поверхности внутрь кристалла. Разрунгение кристалла, вероятно, протекает по механизму расслаивания путем отделения внешних слоев кристалла. За пределами определенного уровня обмена катион уже не повышает устойчивость цеолитов к действию паров воды так, при высоких уровнях обмена наблюдается только весьма небольшое увеличение стабильности. [c.506]

Я. И. Френкель (1945) высказывал предположение, что в кристаллах помимо коллективного перемещения атомов и молекул по решетке возможно движение ионов и молекул по каналам кристаллической структуры. Возможность такого механизма движения иона Н3О+ во льду I была рассмотрена (Зацепина, 1969). Как было уже сказано, пустоты канала гексагонального льда допускают движение по ним част1щ радиуса 1,2А. Таким образом, как Н+ ионы, так и ионы Н3О+ (ионы Н3О+ имеют радиус 1,0—1,1 А (Конуэй, 1968)) могут двигаться по каналам в структуре льда со средней скоростью, определяемой энергией теплового движения. При своем движении ион рассеивается на каркасе, но движение его продолжается до тех пор, пока он случайно не столкнется, с ионом противоположного знака и не произойдет рекомбинация. В результате проведенных оценок было получено зна-чение для константы скорости диссоциации 2-10- сек, ко- [c.62]

Ионы Li+ (атомные остовы), имеющие электронную структуру расположены по узлам объемноцентрированной кубической решетки. Известно, что радиус иона Li+ составляет О, 68 А. Длина связи Li—Li в молекуле Lia в газе равна 2,674 А, а в кристалле лития расстояние между ближайшими соседями составляет 3,03 А. Однако увеличенную длину связи в кристалле по сравнению с молекулой нельзя рассматривать как признак более слабой связи. Энергия связи в кристалле равна 39 ккал1молъ, а в молекулярном газе эта энергия составляет 13 ккал1молъ. Металлическая связь осуществляется через электроны, образующие газ почти свободных электронов (так называемые электроны проводимости). Атом в решетке, таким образом, связан даже сильнее, чем в молекуле. [c.198]

Общая доля свободного объема в жестком кристалле цеолита должна оставаться постоянной, поэтому величина объема, занимаемого разными катионами, влияет на число молекул воды, заполняющих оставшийся объем. С уменьшением ионного радиуса катиона содержание воды увеличивается от 22 молекул для Tl" (г = 1,49 A) до 27 молекул для Na" (г = 0,98 А). Самое большое содержание воды — 30 молекул на ячейку — наблюдается в цеолите СаА, в котором число катионов в два раза меньше. Стерические эффекты при ионном обмене играют такую же роль, как и при адсорбции структура оказывает ионноситовое действие, которое зависит от размера обменивающегося иона (см. гл. 7). Многие катионные формы цеолита А можно получить обменом в водном растворе. Заместить ионы натрия на ионы лития и магния значительно труднее, чем на другие катионы. С ионами бария можно провести ионный обмен, но при последующей дегидратации структура кристалла разрушается, вероятно, из-за большого размера и заряда ионов бария. Обмен натрия на цезий можно провести лишь частично. Обмен на большие органические катионы, например ТМА, как и следовало ожидать, полностью исключается [105]. [c.97]