Кристаллы, структура, водорода атома

Рис. 14-18. В кристалле льда каждый атом кислорода связан водородными связями с двумя другими атомами кислорода (с использованием своих атомов водорода) и еще с двумя атомами кислорода (с использованием их атомов водорода). Координация атомов-тетраэдрическая, и структура напоминает кристаллическую структуру алмаза.

Наличие неподеленных пар электронов у кислорода и смещение обобществленных электронных пар от атомов водорода к атому кислорода обусловливает образование водородных связей между кислородом и водородом. Водородные связи обусловливают ассоциацию молекул воды в жидком состоянии и некоторые ее аномальные свойства, в частности, высокие температуры плавления и парообразования, высокую диэлектрическую проницаемость, максимальную плотность при 4°С, а также особую структуру льда. В кристаллах льда молекула воды образует четыре водородные связи с соседними молекулами, что приводит к возникновению тетраэдрической кристаллической структуры. Расположение молекул в таком кристалле отличается от плотной упаковки молекул, в решетке много свободных мест, поэтому лед имеет относительно невысокую плотность. [c.83]

Энтропия информации кристаллических катализаторов рассчитывалась в связи с решением задач подбора катализаторов в процессах гидрирования и дегидрирования, изотопного обмена водорода с дейтерием, орто-пара-превращения водорода и др. [87]. Исследовалась зависимость энтропии информации кристаллических катализаторов от размера кристалла и структуры активного центра. Были рассмотрены три каталитические системы с различной структурой решетки кристалла 1) гранецентрированная трехмерная решетка кристалла 2) простая кубическая решетка 3) одномерные кристаллы в виде линейных цепочек атомов без изломов и с изломами на т-ж атоме. Первая каталитическая система рассчитывалась для четырех модификации структуры активного центра единичный атом решетки п = 1) дуплет атомов п = 2) трехатомный центр п = 3) шестиатомный центр-секстет Баландина. Модификация третьей каталитической системы — цепочка из N атомов без изломов, цепочка из N атомов с изломом на каждом третьем атоме, цепочка атомов с изломом на каждом четвертом атоме. Зависимости энтропии информации кристаллических катализаторов от структурных параметров активных центров показаны на рис. 2.13, а. [c.102]

Кроме смешанных кристаллов замещения, существуют смешанные кристаллы внедрения, когда атомы одного компонента внедряются в кристаллическую решетку другого, не изменяя ее структуры. Соотношение размеров атомов здесь имеет совершенно другое значение. Внедряющийся атом должен быть значительно меньше атома растворителя. Такого рода твердые растворы обычно образуются при растворении неметаллических атомов в металлах. Водород, азот, углерод, бор образуют твердые растворы с железом. [c.225]

Тепловые движения атомов можно смоделировать как эллипсоиды (рис. 11.2-13), определяемые шестью анизотропными температурными факторами. Это приводит к общему числу девяти уточняемых параметров на атом. Малая рассеивающая способность атомов водорода (/о = 1) может не позволить их локализацию при разностных синтезах в случае структур тяжелых атомов или слабо дифрагирующих кристаллов. В таких случаях положения атомов водорода можно рассчитать геометрически на ожидаемом расстоянии от партнера по связи. Рентгеновские структуры очень сильно переопределены, например, для хороших центросимметричных наборов данных число экспериментальных 1 01 данных в типичном случае превышает число уточняемых параметров в соотношении 10 1 или более. Это в общем случае приводит к быстрой сходимости структурной модели за несколько циклов уточнения. Однако в случаях псевдосимметрии, беспорядочных структур или для молекул кристаллизационного растворителя со значительным тепловым движением можно столкнуться с трудностями. [c.411]

Биохимики часто пользуются понятием структура воды , имея в виду способность больших групп молекул воды, находящейся в жидком состоянии (кластеров), образовывать льдоподобные структуры с помощью водородных связей. В обычном льду все молекулы воды связаны друг с другом водородными связями, причем каждые шесть молекул образуют шестичленное кольцо, напоминающее кольцо циклогексана. Такая структура характерна для всего кристалла льда, поскольку между молекулами воды соседних колец тоже образуются водородные связи. Каждый атом кислорода связан ковалентно с двумя атомами водорода и, кроме того, образует водородные связи с двумя атомами водорода других молекул воды. (Некоторые из таких водородны. с связей указаны на приведенном ниже рисунке пунктирными стрелками.) [c.246]

Свободные электронные пары атома кислорода, а также водород ответственны за образование водородных связей между отдельными молекулами воды. Поэтому в кристаллах льда и наблюдается тетраэдрическая структура — атом кислорода находится в центре тетраэдра, в двух вершинах которого расположены два атома водорода, связанных с ним химической связью, а в остальных двух — водородные атомы других молекул воды,.связанные водородной связью (рис. V. 1). Водородные связи очень прочны, поэтому при таянии льда разрушается олько 15% водородных связей и даже при 40 °С сохраняется еще около половины их. Поэтому в жидкой фазе, при не очень высокой температуре вода в значительной степени сохраняет тетраэдрическую структуру, что является причиной аномально высокой теплоты и температуры кипения воды. Сохранение тетраэдрической структуры воды в жидкой фазе объясняет невозможность растворения в ней неполярных веществ, например, углеводородов. Так как между молекулами углеводородов и воды не возникает электростатического взаимодействия-и водородных связей, а слабые вандерваальсовы силы, действующие между частицами двух веществ, недостаточны для разрушения структуры воды в жидкой фазе, то процесс растворе- [c.102]

С другой стороны, этот вывод противоречит обычному представлению, что три атома в Н-связи А — Н...В лежат на прямой линии или близко к ней. Рассмотрим экспериментальные основания для такого предположения. Как указано в разд. 9.3.3, положение атомов водорода определено только для немногих кристаллов, и отклонения от линейности в этих случаях составляют величину порядка 10—15°. У многих других кристаллов, где известно положение только тяжелых атомов, атом водорода может находиться на линии ядер А и В лишь при небольших отклонениях от нормальной величины валентных углов. В общем структурные данные, имеющиеся для кристаллов, подтверждают предположение, что линейная конфигурация атомов А — Н...В энергетически наиболее выгодна. По-видимому, в кристаллах Н-связь настолько сильно влияет на структуру, что молекулы принимают ориентацию, при которой реализуется расположение групп, близкое к оптимальному. При внутримолекулярной Н-связи, а также в закрытых структурах, состоящих из небольшого числа молекул, линейное расположение может осуществиться только при деформации других степеней свободы. Поэтому в итоге образуется нелинейная конфигурация которой соответствует минимум энергии. [c.92]

От чего же зависит тип решетки для каждого твердого тела При образовании кристалла, составляющие его частицы, выбирают такую решетку, чтобы энергия взаимодействия между ними была возможно больше. В зависимости от природы взаимодействия все решетки могут быть разделены на атомные, металлические, ионные и молекулярные. Атомные решетки состоят из атомов, связанных гомеополярными (ковалентными) связями (например, кристаллические решетки углерода, серы, фосфора). Поэтому число соседей каждого атома в такой решетке (координационное число) определяется валентностью атома. Так, валентность углерода (а также кремния и германия) равна четырем, поэтому алмаз и другие кристаллы элементов IV группы имеют тетраэдрическую структуру. В центре тетраэдра находится атом, связанный гомеополярно (а-связями) с четырьмя соседними атомами, расположенными в четырех вершинах тетраэдра. Таким образом, алмаз по своему строению примыкает к ряду жирных углеводородов (метан, этан, пропан и т.д.) и представляет собой как бы огромный, разветвленный углеводород, в котором все атомы водорода замещены атомами углерода. Другая модификация (разновидность) кристаллов, образованных атомами углерода — графит, примыкает к ароматическим углеводородам. Графит состоит из огромных параллельных друг другу плоскостей. В каждой плоскости атомы углерода образуют связанные между собой шестиугольники так, что каждый атом имеет три соседа. Связи между этими соседями являются о-связями, а перпендикулярно к этим плоскостям направлены я-связи, которые перемещаются вдоль всей плоскости. Этим определяется электропроводность графита (в отличие от алмаза), осуществляющаяся вдоль кристаллических плоскостей. В графите параллельные плоскости сравнительно слабо связаны между собой молекулярными силами, что приводит к легкости их сколь- [c.324]

Изучение структуры описанных кристаллов... обнаруживает весьма важную особенность атом водорода, присоединенный к азоту или кислороду, лишь в исключительных случаях занимает такое положение, при котором не может образоваться водородная связь. [c.218]

Подобно фосфору, мышьяк способен существовать в нескольких аллотропических формах, из которых наиболее устойчива обычная серая. С повышением давления ее температура плавления довольно быстро возрастает (достигая 950 С при 60 тыс. ат). При очень быстром охлаждении паров получается желтый мышьяк с плотностью 2,0 г см , довольно хорошо растворимый в сероуглероде (около 8% при 20 °С) и образующий при упаривании такого раствора желтые кристаллы. Последние слагаются из молекул Аз<, имеющих, как и у фосфора (рис. 1Х-33), структуру правильного тетраэдра [ (АзАз) = = 2,44 А, к(АзАз) = 1,5, энергия связи 40 ккал моль]. На воздухе желтый мышьяк легко окисляется, а под действием света быстро переходит в серую форму (теплота перехода 1,8 ккал г-атом). При возгонке Аз в струе водорода образуется аморфный черный мышьяк с плотностью [c.467]

У двухатомных соединений, как, например, у окиси углерода или окиси азота, а также у льда, наблюдаются случаи беспорядочной ориентации. Молекулы СО и N0 почти симметричны (по своему внешнему виду), так что разница между энергиями двух положений, которые могут занимать такие молекулы в кристалле, очень мала. Поэтому молекулы ориентируются беспорядочно. Водородные связи, скрепляющие структуру льда (стр. 278), не симметричны, так что каждый атом кислорода имеет два атома водорода в непосредственной близости от него и два более удаленных атома, вследствие чего возникает неправильный тетраэдр ОН . Расположение коротких и длинных расстояний произвольно. Аналогично, если какое-либо соединение содержит смесь изотопов, различные молекулы можно отличить по тому, какой из изотопов входит в их состав в общем случае такие молекулы беспорядочно распределены по кристаллу. Все эти типы неупорядоченности сохраняются вплоть до самых низких достигаемых температур. [c.269]

Речь идет при этом не только о собственно льде, периодически сковывающем наши реки и озера, но и о снеге, который является лишь более распыленной формой обыкновенного льда и образуется путем замерзания в воздухе не жидкой воды, а водяных паров. Молекула воды состоит из атома кислорода, к которому присоединены два атома водорода. В кристалле же льда каждый атом кислорода замкнут в тетраэдр из четырех атомов водорода, а каждый атом водорода имеет около себя по два атома кислорода с каждой стороны. Если учесть, что, например, в алюминии каждый атом окружен двенадцатью другими, легко себе представить, что кристаллическая структура льда необычайно пориста, рыхла между атомами в ней остается много свободного пространства. Если бы вода кристаллизовалась в более плотной решетке, например в решетке окиси лития ЫгО, в которой каждый атом кислорода окружен восемью атомами лития, а каждый атом лития — четырьмя атомами кислорода, лед был бы в 1,6 раза плотнее воды и должен был бы в ней тонуть, как тонет в своем расплаве почти всякое другое вещество. [c.294]

При исследовании дифракции рентгеновских лучей было показано, что в моноклинной ячейке с параметрами а = 20,41, / = 3,49, с = 10,31 А, р = 106,3° содержится четыре формульных единицы. Систематические погасания среди отражений кк1) с нечетным (/г -Ь к) свидетельствуют о том, что решетка центрирована по грани С. Погасания отражений (АО/) с нечетным I указывают на наличие плоскости скольжения с, перпендикулярной к [6]. Такие погасания согласуются с двумя возможными пространственными группами Сс и С2/с. Последняя центросимметрична, имеет восемь общих положений и именно она оказалась истинной пространственной группой, как это следует из внешнего вида кристалла и, главное, как это было показано в результате успешного определения структуры. Пространственная группа С2/с требует, чтобы один из трех ионов натрия и атом водорода бикарбонатной группы находились в специальных положениях. Полное определение структуры привело к выводу, что другой ион натрия расположен на оси второго порядка. В таком случае атом водорода должен располагаться в центре симметрии. Все это было известно до начала исследования методом дифракции нейтронов. [c.202]

Весьма важную роль водородная связь играет в структуре воды и льда. В кристаллах льда каждый атом кислорода тетраэдрически связан с четырьмя другими атомами кислорода между ними располагаются четыре атома водорода, два из которых соединены с данным атомом кислорода полярной ковалентной связью, длина [c.80]

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]

Одна молекула воды может образовать четыре связи с другими молекулами за счет двух атомов водорода и двух гибридных несвязывающих орбиталей атомов кислорода, имеющих по паре электронов. При этом возникают пространственные полимеры (Н20) . С энергетической точки зрения образование их даже более предпочтительно, чем димеров или линейных и плоскостных структур. Лед представляет собой кристалл, в котором каждый атом кислорода связан с двумя атомами водорода своей молекулы воды, которые связаны с двумя другими молекулами воды и с двумя атомами водорода еще двух других молекул. При плавлении льда эти очень упорядоченные структуры разрушаются только частично, так что вода представляет собой осколки структур льда, плавающих среди более мелких группировок молекул воды. [c.75]

Донорно-акцепторная схема водородной связи, как указывают К. Е. Яцимирский и другие ученые, хорошо согласуется со строением кристаллов льда атомы кислорода находятся в тетраэдрическом окружении водородных атомов, создается неплотная структура. Молекула Н2О имеет две неподеленные пары электронов и два водородных атома, что оптимально по сравнению с МН, и НР. У ЫНз — три атома водорода и одна неподеленная пара, у НР — три неподеленные пары и один атом водорода. Температура кипения воды поэтому выше, чем аммиака и фтороводорода, хотя фтор более электроотрицспелен, чем кислород. [c.128]

К молекулярным кристаллам относят кристаллы льда, которые образованы за счет водородных связей между молекулами воды. Каждый атом кислорода в этой решетке окружен тетраэдрически четырьмя атомами водорода, с двумя из которых он образует обычные ковалентные связи, а с двумя другими связан посредством водородных связей (рис. 51). Следует обратить внимание, что структура льда имеет много свободных полостей, которые обусловливают, например, низкую плотность льда. В таких полостях, которые су- [c.130]

Мы вынуждены поэтому вновь вернуться к другой полуэмпири-ческой трактовке. Рассмотрим сначада ионную структуру Л-5+. Если В — атом водорода в молекуле галоидоводорода, то 5+ — протон и ион — энергия взаимодействия протона и аниона Л , волновую функцию которого можно записать с помощью правил, изложенных в разделе 2.8. Вычисления такого типа могут быть выполнены с достаточной точностью. Они сравнительно просты, если только не пытаться учесть поляризацию электронного облака атома А. Если В — более тяжелый атом типа щелочного металла (например, Na), а А — галоид (например, С1), то речь идет о вычислении энергии системы Na+ l . В кристалле Na l атомы натрия почти полностью теряют свои валентные электроны, а атомы хлора принимают их (см. гл. 11). Из работ Борна (см., например, [347, 21, 116]) известно, что при предположении такого почти полного переноса заряда удается хорошо описать свойства ионных кристаллов. При этом следует учитывать действующий между ионами потенциал притяжения e jR, обусловленный кулоновским взаимодействием ионов, и потенциал отталкивания 6/i для каждой пары ионов постоянная Ь выбирается из условия минимума полной энергии кристалла и связана с постоянной решетки. Таким способом были найдены значения 6 для различных пар ионов. Тет чпь можно вычислить [c.146]

Тетрафенилхинодиметан представляет собой кристаллы краснооранжевого цвета (т. пл. 268° с разл.). Несмотря на то что это соединение является углеводородом, оно обладает характером хинона оно выделяет йод из йодистоводородной кислоты и присоединяет два атома водорода (с другими восстановителями), давая п-(дифенилметил)трифе-нилметан. Отсюда можно заключить, что хиноидные структуры представляют собой устойчивые состояния молекул независимо от того, каким является хиноидный концевой атом — О, N или С. [c.524]

Четырехфтористый титан — чрезвычайно гигроскопичное твердое вещество (давление паров равно 1 ат при 184°С). Лучше всего получать его действием фтора на металл при 250 °С или на ДВУОКИСЬ титана при 350 °С можно, однако, приготовить Т1р4 также взаимодействием фтористого водорода и тетрахло-рида. Этот фторид растворяется в водной плавиковой кислоте, образуя раствор, содержащий ион Т из данного раствора легко получить умеренно растворимые соли щелочных металлов. Как и следовало ожидать, все эти соединения оказались диамагнитными, Калиевая соль , кристаллизующаяся из воды при температуре выше 50 °С, имеет ромбоэдрическую структуру, аналогичную КгОеРе каждый ион титана окружен шестью фторид-ионами, находящимися от него на расстоянии 1,917 А и расположенными в вершинах правильного октаэдра. Данная структура, определенная путем рентгеноструктурного анализа, была недавно подтверждена исследованием при помощи метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) , вероятно первым из проведенных с комплексными фторидами поскольку Р обладает ядерным моментом, этот метод приложим к изучению подобных соединений. Фторо-(IV) титанат калия может быть получен нагреванием при 300—350 °С в виде кристаллов, имеющих кубическую и гексагональную структуры , аналогичные соответственно К231Рб и КгМпРе. [c.96]

После того как стали более доступными эффективные источники медленных нейтронов, на помощь рентгенографическому анализу кристаллов пришла диффракция нейтронов (Ba on, 1955). В настоящее время техника метода трудна, и сам он с наибольшим успехом применяется в тех случаях, когда структура уже исследована рентгенографически. Нейтроны рассеиваются атомными ядрами. Это приводит к двух важным следствиям. Во-первых, атом оказывается точечным в той степени, которая допускается его тепловым движением это дает возможность более точной его локализации, однако в данном случае имеет еще большее значение поправка на обрыв ряда. Во-вторых, рассеивающая способность является функцией свойств ядра, а не возрастает с увеличением атомного номера. В общем тяжелые и легкие атомы рассеивают примерно одинаково. Рассеивающая способность обычного водорода, Н,—отрицательная (т. е. он рассеивает нейтроны с аномальным изменением фазы), так что атомы водорода выявляются в виде отрицательных пиков на карте распределения рассеивающей способности нейтронов однако величина этих пиков—того же порядка, что и пиков, соответствующих атомам кислорода или углерода поэтому точность локализации всех этих атомов одинакова. В противоположность обычному водороду дейтерий дает положительные пики. [c.70]

Кристаллы борогидрида лития относятся к ромбической системе, элементарная ячейка содержит четыре молекулы [8]. Два атома лития находятся от атома бора на расстоянии 2,56 А, два других — на 2,47 А, углы Ы—В—Ы варьируют от 97 до 116°. Тетраэдрическое расположение атомов водорода вокруг атома бора приводит к структуре, в которой каждый атом лития окружен четырьмя атомами водорода, принадлежащими различным ВН4-группиров-кам. Связи лития с атомами водорода имеют мостиковый характер, на что указывает тот факт, что борогидрид лития не изоморфен с другими солями лития, содержащими объемистые анионы. Согласно рентгеноструктурным данным, борогидрид натрия имеет гранецентрированную кубическую решетку с четырьмя молекулами в элементарной ячейке [9]. Борогидрид калия также образует [c.228]

Полноалкильные производные алюминия, как давно известно, существуют в виде устойчивых димеров и в кристалле, и в раство-ре о-172 Недавнее уточнение структуры показало, что в (СНз)бА12 четвертое координационное место у каждого атома алюминия занимает атом водорода одной из метильных групп. Это положение, вероятно, еще предстоит согласовать с предложенной ра-нее схемой внутримолекулярного обмена алкильными группами без промежуточного образования мономерного (СНд)зЛ1. В газовой фазе мономерный триметплалюминий имеет плоскую конфигурацию . [c.56]

Диэтилдитиокарбамат меди ) [S2 N( 2H5)2]2 u [30] также образует моноклинные кристаллы. Атомы меди располагаются в общем положении и группируются по два около центра симметрии на расстоянии Си...Си 3,59 А. Расстояния Си—S внутри молекулы лежат в пределах 2,297—2,339 А, расстояния (S)—S 1,708—1,736, (S)—N 1,35 и 1,33 А. Характерной чертой структуры является наличие межмолекуляр-ной связи между атомами Си и S для молекул, связанных центром симметрии, с расстоянием Си—S 2,851 А. Таким образом, комплекс является центросимметричным димером, Все 4 атома серы одной молекулы комплекса лежат примерно в одной плоскости, атом меди выходит из нее на 0,26 А, Валентный угол атома меди в цикле равен примерно 77°, углы при атомах серы близки к 84°, угол S—С—S составляет 114°. Слабая связь u...S перпендикулярна плоскости, в которой лежат 4 атома серы одной молекулы комплекса. Таким образом, атом меди имеет как бы пятерную координацию с атомами серы по вершинам тетрагональной пирамиды (см. рис. 7). В то же время следует отметить, что по другую сторону основания этой пирамиды имеется атом водорода концевой метиль-ной группы другого комплекса на расстоянии Си...Н 2,859 А. Следовательно, не исключена трактовка координации атома меди как искаженно-октаэдрической. [c.19]

Последние находятся в позициях РЬ так, что каждый атом азота и фосфора окружен как тетраэдром из четырех групп СН3, так и вторым тетраэдром из четырех атомов галогена или водорода.. Аналогичный структурный мотив встречается также в молекулярном кристалле 51р4. Атомы 51 в этой структуре занимают узлы кубической объемноцентрированной решетки. При этом тетраэдр 51р4 в центре ячейки располагается так, что его атомы Р повернуты к четырем вершинам элементарной ячейки, а молекулы 51р4 в вершинах элементарной ячейки развернуты так, что их атомы Р [c.156]

Смотреть страницы где упоминается термин Кристаллы, структура, водорода атома: [c.619] [c.548] [c.106] [c.368] [c.24] [c.432] [c.643] [c.432] [c.643] [c.60] [c.361] [c.591] [c.91] [c.99] [c.109] [c.49] [c.52] [c.286] [c.438] [c.524] [c.552] [c.96] [c.436]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология