Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Плотнейшая упаковка больших ионов в ионных кри

    Значительное число структур неорганических соединений построено по принципу плотнейшей упаковки атомов или ионов. Известны два основных типа плотнейших упаковок кубическая (трехслойная) и гексагональная (двухслойная) и большое количество многослойных плотнейших упаковок, которые можно рассматривать как комбинации этих двух. Специфика структуры может определяться типом плотнейшей упаковки и характером заполнения пустот плотнейшей упаковки, образуемой атомами одного сорта, атомами другого сорта, обычно меньшими по размеру. [c.109]


    У неблагородных металлов, где вслед за адсорбцией происходит также и разрыв молекулы кислорода, механизм образования окисной пленки сложнее, однако и здесь вследствие достаточно больших размеров атомного кислородного иона правильная ориентировка кислородных слоев с плотнейшей упаковкой параллельно поверхности металла должна сохраняться. [c.44]

    Когда размеры ионов различаются сильнее, более выгодными становятся уже другие структуры например, хлористому натрию свойственна структура простой кубической решетки, показанная иа рис. 35. Если же отношение числа ионов (или атомов) элементов, составляющих данное соединение, равно не 1 1, а более сложно, или если в состав соединения входят не два, а большее число ионов различных видов, то очевидно, что структуры, отвечающие наиболее плотной упаковке, становятся более сложными и более разнообразными. К тому же объемы ионов не являются строго постоянными, так как поляризующее и деформирующее действие соседних ионов может несколько влиять и на размер ионов. [c.129]

    Каждый ион стремится окружить себя как можно большим числом ионов противоположного знака. Вследствие этого следует ожидать (и это действительно имеет место) проявления весьма высоких координационных чисел. При координации одного иона не происходит насыщения связи. Поэтому в идеальном случае должна образоваться бесконечная трехмерная решетка, построенная по способу плотнейшей шаровой упаковки (разд. 1.5). [c.347]

    Несмотря на явную сомнительность пренебрежения электронно-ионным взаимодействием, теория свободного электрона в состоянии объяснить многие свойства металлов. Так, ненаправленный характер связей ионов с электронным газом в металлических кристаллах объясняет их высокую ковкость и тягучесть. По этой же причине чистые металлы должны кристаллизоваться преимущественно в структурах плотнейших упаковок. И действительно, большая часть металлов имеет или гексагональную, или гранецентрированную кубическую плотнейшую упаковку, аналогичную приведенным на рис. III.1. [c.71]

    В кристаллах с ковалентной связью между атомами наиболее устойчивы структуры, в которых атомы располагаются в соответствии с направлением валентных связей или незначительно отклоняясь от этого направления, хотя такие структуры и не отвечают плотным упаковкам. Если бы в них нарушились валентные связи при переходе к плотной упаковке, то потребовалась- бы значительная затрата энергии, не компенсируемая за счет образования плотной упаковки с большим координационным числом. Таким образом, наиболее плотная упаковка последовательнее всего осуществляется в кристаллах с металлическими и ионными связями, где действуют ненаправленные силы. Если между частицами действуют направленные силы ковалентной, водородной или междипольной связей, то возрастание плотности упаковки повышает устойчивость кристалла только до тех пор, пока не начнут заметно изменяться направления валентных связей, для чего требуется большая затрата энергии. [c.132]


    Кристаллическая решетка каждого металла состоит из положительных нонов одинакового размера, расположенных в кристалле очень компактно. Установлено, что они располагаются в кристаллах по способам наиболее плотной упаковки шаров одинакового диаметра (см. рис. 39). Для металлов характерны кристаллические решетки, в которых каждый ион окружен 8—12 другими ионами, т. е. с большими координационными числами. Если в кристалле одного металла ион имеет координационное число 12, а в кристалле другого — только 10, то структура первого кристалла более компактна, чем второго. [c.258]

    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]

    Если предположить, что ионы металла имеют сферическую форму, то структура таких кристаллов должна соответствовать плотной упаковке шаров одинакового размера. Возможны два способа плотной упаковки шаров кубическая (гранецентрированная) и гексагональная. Для шаров, упакованных в плотную гексагональную структуру, соотношение параметров с/а = 1,633. Все металлы с плотной гексагональной структурой имеют отношение с/а либо меньше, либо больше этой величины. Это говорит о том, что ионы металлов не имеют сферической формы, а являются либо сплюснутыми, либо вытянутыми вдоль оси с. Ближе всего к иде- [c.48]

    Особая важность плотнейших шаровых упаковок обусловлена тем обстоятельством, что в большинстве галогенидов, оксидов и сульфидов анионы имеют значительно большие размеры, чем атомы (ионы) металла, и именно они расположены по одному из типов плотнейшей упаковки. При этом меньшие по размеру ионы металлов занимают пустоты в плотнейшей упаковке анионов. В другой большой группе соединений — боридах, карбидах и нитридах—атомы неметалла занимают пустоты в плотнейшей, упаковке атомов металла (структуры внедрения). [c.184]

    Принцип плотнейшей упаковки остается справедливым и для ионных соединений. Размеры анионов, как правило, значительно больше размеров катионов. В ионных структурах анионы располагаются по одному из законов плотнейшей кладки, катионы же располагаются в промежутках между анионами, в пустотах. Этим объясняется тот факт, что самыми распространенными координационными числами для катионов являются 4 и 6. Но катионы обычно не заполняют всех пустот между анионами. [c.156]

    Роль пустот становится чрезвычайно важной в том случае, если частицы, образующие кристалл, не одинаковы по размерам (например, разноименные ионы). Тогда частицы с большим радиусом располагаются так, чтобы получилась плотная упаковка, а меньшие частицы располагаются в пустотах этой упаковки. [c.83]

    Более того, в ионных кристаллах, где положительно и отрицательно заряженные ионы также можно уподобить шарам, ионы большого размера (главным образом анионы) образуют остов структурного типа А1 и АЗ, а в пустотах размещаются соответствующие противоионы. Примеры такого рода весьма многочисленны (табл. 4.15). В соответствии с валентностью положительно и отрицательно заряженных ионов тетраэдрические и октаэдрические пустоты полностью или частично оказываются занятыми ионами противоположного знака. В зависимости от относительных размеров ионов реальные решетки отличаются от идеальных структур А1 и АЗ тем, что они в большей или меньшей степени не такие плотные, однако в целом сохраняют их основные черты. Таким образом, основой для понимания структуры твердого тела являются плотнейшие упаковки и взаимное расположение пустот. [c.117]

    Какой из рассмотренных вариантов имеет место в действительности, определяется относительной величиной энергии, требующейся для данного процесса. В твердых телах с плотной упаковкой атомов (ионов) наиболее вероятно перемещение с участием вакансий — вакансионный механизм диффузии, ибо занимающий узел решетки атом может переместиться в соседний узел только тогда, когда последний окажется пустым. Если кристаллическая решетка имеет междоузлия достаточно большого размера, то перемещение атомов будет происходить путем их перехода в междоузлия. В таких случаях говорят о междоузельном механизме диффузии. [c.300]


    Свойства многих окислов металлов можно объяснить на основании ионной связи. Кристаллические структуры окислов со-1 ласуются с представлением о плотной упаковке больших оксид- [c.20]

    Плотнейшая упаковка больших ионов в ионных кристаллах. Можно считать, что в некоторых простых структурах, которые осуществляются в кристаллах простых ионных соединений, большие ионы (обычно анионы) образуют плотнейшую упаковку. Лавде указал в 1920 г., что это справедливо для структуры хлористого натрия. В галогенидах лития имеются плотно упакованные решетки анионов, которые в основном определяют значения констант решеток. Это заключение относительно структуры хлористого натрия должно быть приписано Барлоу. В 1898 г. он указал, что в этой структуре, состоящей из шаров с отношением радиусов 0,414 (изображенной на рис. 1, взятым из работы Барлоу), большие шары образуют кубическую плотнейшую упаковку. [c.365]

    Плотнейшая упаковка больших ионов имеется также в сфалерите, вурците, антифлуорите (ЫгЗ), иодистом кадмии, хлористом кадмии и многих других структурах. [c.365]

    Поскольку вокруг каждого атома имеется 8 тетраэдрических дырок и в свою очередь каждая дырка приходится на 4 атома, число тетраэдрических дырок вдвое больше числа атомов. Если построить плотнейшую упаковку из положительных ионов с зарядом -f-2 в виде гранецентрированной кубической структуры, то отрицательные ионы могут разместиться в тетраэдрических дырках с образованием электронейтрального кристалла. Предположим, например, что в гранецентрированной решетке положительными являются ионы Са , а отрицательными — ионы F". Тогда, чтобы получить электро-нейтральный кристалл, необходимо заполнить все тетраэдрические дырки. Оказывается, что именно так построена решетка флюорита Сар2 (рис. 8.42, а). С другой стороны, предположим, что положительными являются ионы Zn " , а отрицательными — ионы Тогда, для того чтобы получить нейтральный кристалл, нужно заполнить только половину имеющихся тетраэдрических дырок. Если ионы Zn " располагаются по типу гранецентрированной плотнейшей упаковки, а половину тетраэдрических дырок (через одну) заполняют ионы возникает одна из форм сульфида цинка (рис. 8.41, б) — решетка цинковой обманки. Подобным же образом, если ионы расположены по типу гексагональной плотнейшей упаковки и каждая вторая тетраэдрическая дырка заполнена ионами возникает вторая форма. сульфида цинка, структура вюртцита (рис. 8.41, в). [c.296]

    Расплавы солей обладают ионной проводимостью, поэтому к ним применим закон Фарадея. Расстояния между ионами в расплавах малы, следовательно электростатические взаимодействия ионов очень велики. С другой стороны, ионы в расплавах обладают большой кинетической энергией, поэтому трудно говорить о степени диссоциации расплавов. Можно предполагать полную диссоциацию солей в расплаве. Однако при сравнительно низ-К1Х температурах плотная упаковка ионов препятствует более или менее сиободному их движению. Каждый ион в расплаве занимает (в среднем по времени) место, соответствующее минимальной потенциальной энергии отно-С1тельных соседних ионов положение ионов аналогично положению их в кэисталлической решетке при равновесии. В связи с миграцией энергии каждый ион колеблется около положения равновесия, потенциальная энергия eio при отклонении от равновесного состояния увеличивается. Такое смещение ионов вызывает нарушения структуры расплава, подобные дефектам кри- [c.451]

    Если исходить из модели плотной упаковки шаров, то можно определить атомный радиус элемента (как половину расстояния между соседними атомами). Атомный радиус металла оказывается значительно больше его ионного радиуса в каком-либо соединении. Например, радиус иона натрия в кристаллах поваренной соли равен 0,9 A, а его атомный радиус в кристалле металлического натрия равен 1,89 А. Это говорит о том, что одноименные заряженные ионы металла в металлическом кристалле не могут сближ 1ться так же тесно, как разноименные ионы в ионных соединениях. [c.48]

    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]

    Прежде всего отметим два обстоятельства. Во-первых, обратим внимание на то, что атомы, занимающие позиции плотнейшей упаковки, не обязательно действительно плотно упакованы, т. е. соприкасаются с 12 атомами того же сорта. Вообще одни лишь координаты атомов в структуре МтХ описывают структуры не полностью дополнительно следует указывать, какие из атомов кроме атомов А и X находятся в контакте друг с другом. Этот вопрос более подробно обсуждается в гл. 6 на примере структур хлорида натрия и флюорита. Во-вторых, в галогенидах и халькогенидах М Хи с октаэдрической координацией ионов металла описание в рамках теории плотнейших упаковок дает достаточно адекватное представление о структуре, тогда как для тетраэдрических структур это не справедливо. Имеется относительно немного соединений М Хи с тетраэдрической координацией М и с плотной упаковкой атомов (ионов) X. Очень мало, например, трехмерных структур МХ2. Тем не менее вполне удобно описывать идеализированные структуры в терминах плотнейшей упаковки атомов X с атомами М, занимающими определенную часть тетраэдрических пустот (табл. 4.5). Общее число тетраэдрических пустот вдвое больше, чем атомов в плотнейшей упаковке, вследствие чего заполнение всех тетраэдрических пустот отвечает формуле М2Х. В кубических плотноупакованных структурах МгХ структура антифлюорита) X окружен 8 атомами М, находящимися в вершинах куба (рис. 4.16,а). При заполнении (упорядоченном) лишь V4, V2 или 7+ всех тетраэдрических позиций координационное число атома X падает до 6, 4 или 2 соответственно. В этих случаях координационные группировки можно получить путем удаления соответствующего числа [c.198]

    Это лишь чисто геометрическая трактовка по отношению к катионам как плотноупакованным частицам (Са в СаРг или Мп в МпгОз, Pt в PtS и РЬ в РЬО). Как отмечено в начале разд. 6.4, описание структуры флюорита как кубической плот-пейшен упаковки ионов Са + с ионами F" в тетраэдрических пустотах не дает реалистического представления о структуре, поскольку Р существенно больше по размеру, чем Са +. Более оправданно включение в табл. 4.5 соединений со структурой аптифлюорита, например соединений щелочных металлов с формулой МаХ (Х = 0, S, Se, Те). В наиболее благоприятном случае Р1гТе положение атомов Те приблизительно соответствует плотнейшей упаковке, но в оксидах ионы отнюдь не упакованы плотнейшим образом. Достаточно сравнить расстояния О—О в [c.199]

    Описание этих структур в виде плотнейших упаковок галогенных или халькогенидных ионов является, с одной стороны, удобным, а с другой — довольно правдоподобным для октаэдрических структур (т. 1, разд. 4.2), поскольку в большинстве случаев эти ионы значительно больше по размеру, чем ионы металлов. Возможен и другой предельный случай, когда в структурах соединений металлов с неметаллами атомы неметалла небольших размеров занимают пустоты между атомами металла, расположенными по принципу плотнейшей упаковки. По причинам структурного порядка более удобно строение гидридов (т, 2, разд. 8.2) и боридов (разд. 24.4) рассматривать отдельно. У боридов важной особенностью многих структур является наличие связей В—В по составу и строению бориды обычно сильно отличаются от карбидов и нитридов. Строение карбидов ШС2 было описано в гл. 22. В структурах аСо и ТЬСг атомы углерода присутствуют в виде ионов 2 . Несмотря на то что этп структуры можно рассматривать и как КПУ атомов металла с иоиами С2 в октаэдрических пустотах, все же имеется существенное отклонение от кубической симметрии благодаря крупному размеру и несферической форме ионов С2 , так что эти карбиды не относят к соединениям внедрения. Совместно с карбидами и нитридами со структурой фаз внедрения иногда рассматривают некоторые оксиды, о которых будет сказано ниже. Поскольку карбиды и нитриды железа намного активнее химически, чем другие описанные здесь соединеиия, и отличаются от них строением, удобно рассматривать их отдельно. [c.495]

    Силикатов, составляющих третью группу, в структурах которых анионы не занимают всех мест плотнейшей шаровой упаковки, довольно много. Примером гексагональной плотнейшей упаковки, у которой пропущена 74 часть шаров, может служить гемиморфит гп4[31207] (ОН)г НгО. В эту же категорию попадает большая группа каркасных силикатов, например, производных от структуры кристобалита. В структурах содалита Ка1[А1181з012] С1 и гаюина Ка5[А1з31з012] 804 имеются большие пустоты, соответствующие четырем шарам плотнейшей упаковки. В структуре содалита эта пустота занята четырьмя ионами Ка, в центре которых расположен ион С1 таким образом, 4 места упаковки заняты пятью атомами. [c.345]

    Часто нарушают плотнейшую упаковку крупные катионы Са +, 2т +, К+ и др. Они не помещ аются в октаэдрическую пустоту упаковки из 0 ионов, раздвигают их, образуя координационные многогранники с 8 и большим числом вершин. В эту группу следует отнести циркон 2г[8104], гранат СазА12[8104]з, куспидин Са [8120 ] Гг и каркасные силикаты, в частности, полевые шпаты, например, ортоклаз К[А181з08] и близкий к ним по структуре данбурит Са[В281208] и др. [c.346]

    В плотноупакованных структурах, таких, как Na l, анионы пли контактируют друг с другом, или находятся в непосредственной близости. Ионы хлора 1, 2 и 3 образуют фрагмент слоя с плотнейшей упаковкой, и расстояние С1(7)—С (о), равное [(а/2)2+(а/2)2] 1/2 составляет 3,99 А. Это на —0,3 А больше, чем 2гс1-, и, следовательно, соседние ионы I в Na l непосредственно не касаются друг друга. [c.10]

    В кристаллах металлов в узлах находятся положительные ионы металлов, а в междоузлиях — электронный газ, способный к передвижению по решетке под действием разности потенциалов или разности температур. Это обусловливает большую электропроводность и теплопроводность металлов. Большинство чистых металлов обладает высокой пластичностью. Это объясняется отсутствием направленности металлической связи, поскольку в узлах решетки находятся ионы одного знака. Как уже говорилось, чистые металлы-элементы кристаллизуются лишь в трех структурах с плотнейшей упаковкой частиц гексагональной (КЧ = 12), гранецентрированной кубической (КЧ = 12), объемноцентрирован-ной кубической (8 ближайших соседей на расстоянии и 6 — на расстоянии 1,15го). [c.293]

    Самую большую группу соединений с известными структурами образуют соединения типа МО (ОН), где М — алюминий, скандий, иттрий, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, галлий и индий. Ряд соединений МО (ОН), так же как гидроксиды трехвалентных металлов и оксиды М2О3 алюминия и железа, имеют а- и у-модификации. Так называемый p-FeO(OH), строго говоря, не является гидроксид-оксидом он имеет структуру а-МпОг и устойчив только в присутствии определенных ионов, таких, как С1 , внедренных в пустоты каркаса [3J. Темно-коричневый б-FeO (ОН), обладающий ярко выраженными магнитными свойствами, получают быстрым окислением Ре (ОН) 2 в растворе NaOH он имеет очень простую структуру, в основе которой лежит гексагональная плотнейшая упаковка О (ОН), а ионы РеЗ+ заселяют определенные пустоты. Результаты исследования магнитных свойств лучше согласуются со статистическим распределением ионов металла по всем октаэдрическим позициям, чем с частичной заселенностью некоторых тетраэдрических позиций, как предполагали ранее [4]. Структура Е-РеО(ОН) рассматривается ниже. [c.366]

    Весьма распространенным среди простых оксидов металлов с общей формулой Ме +0 является структурный тип каменной соли (Na l). Кубическую решетку со структурой Na l имеют, в частности, MgO, aO, SrO, BaO, dO, VO, MnO, FeO, oO, N10. В подобных оксидах с небольшим ионным радиусом катиона металла этот катион занимает все октаэдрические пустоты в плотной упаковке из анионов кислорода, имея координационное число 6. В оксидах металлов с большим ионным радиусом, приближающимся к радиусу аниона кислорода, катионы металлов сами участвуют в образовании плотной кубической упаковки наряду с анионами кислорода, сохраняя при этом координационное число 6. [c.27]


Смотреть страницы где упоминается термин Плотнейшая упаковка больших ионов в ионных кри: [c.90]    [c.221]    [c.121]    [c.286]    [c.75]    [c.42]    [c.54]    [c.366]    [c.345]    [c.376]    [c.24]    [c.383]    [c.139]    [c.495]   
Смотреть главы в:

Природа химической связи -> Плотнейшая упаковка больших ионов в ионных кри




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Плотнейшая упаковка больших ионов в кристаллах

Упаковки плотные плотнейшие



© 2025 chem21.info Реклама на сайте