Кристаллы размеры ионов

Твердые растворы замещения образуются в том случае, если кристаллические решетки компонентов однотипны и размеры частиц компонентов близки. Необходимым условием образования твердых растворов является также и известная близость химических свойств веществ (одинаковый тип химической связи). Так, в кристалле КС1 ионы хлора могут быть постепенно замещены ионами брома, т. е. можно осуществить практически непрерывный переход вещества от состава КС1 к составу КВг без заметного изменения устойчивости кристаллической решетки. Свойства образующихся твердых растворов непрерывно меняются от КС1 к КВг. Ниже приведены примеры ионных, атомных, молекулярных и металлических твердых растворов замещения. [c.134]

В соединениях часто к.ч- равно 3, 4 и 6. Например, в кристалле хлорида натрия, в котором попеременно расположены ионы Na+ и С1 , к. ч. для обоих ионоа одинаково и равно шести. Для ионов, имеющих аналогичное электронное строение, к. ч., как правило, возрастает с увеличением размера иона. Это можно показать на примере анионов кислородсодержащих кислот элементов подгруппы IVA. В соответствии с увеличением размера Э+ в ионах ( +Юз) -, (31+Ю4) - и [5п+ (ОН)б] . — к. ч. Э+ равны соответственно 3, 4 и 6. [c.51]

В таком широком интервале составов (от О до 100%) образование смешанных кристаллов наблюдается редко. Этим свойством обладают только вещества, очень близкие по химическому составу, кристаллической структуре, строению и размерам ионов или [c.347]

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]

Межионное расстояние, определяемое равновесием сил притяжения и отталкивания в кристаллах, рассматривают как сумму радиусов аниона и катиона. Размер ионного радиуса связан с положением элемента в периодической системе элементов. В пределах главных подгрупп ионный радиус возрастает при переходе сверху вниз. У изо-электронных ионов, т. е. ионов с одинаковой электронной конфигурацией, радиус уменьшается с увеличением заряда ядра, все больше сжимающего электронную орбиталь (для ионов К+, Са +, 8с + ионный радиус равен 0,133, 0,104 и 0,083 нм соответственно). [c.35]

Отметим, что прямых доказательств существования ионов в соединениях нет. О размерах ионов можно судить по контурным диаграммам распределения электронной плотности в кристалле. Как видно из рисунка 61, характер расположения кривых равной электронной плотности (заряд электрона на единицу объема) сви- [c.97]

Рентгеноструктурный анализ — один из наиболее совершенных методов изучения структуры кристаллических веществ. С его помощью определяют параметры элементарной ячейки и симметрию кристалла, размеры структурных элементов (атомов, ионов) кристаллической решетки. [c.152]

Методами рентгенографии кристаллов установлено, что в ряду Li+—Na+—К+ размеры ионов увеличиваются. Изучение же чисел переноса тех же нонов в воде и скоростей их передвижения обнаруживает рост этих величин в ряду Li+—Na+— К" ", что свидетельствует об уменьшении размеров ионов. Как объяснить это противоречие [c.187]

Процесс разрушения цементных зерен водой протекает с затухающей скоростью, что вызывается образованием на их поверхности защитных пленок из продуктов реакции и уменьшением размера гидратирующихся частиц во времени. Одной из причин быстрого образования защитных пленок на гидратирующихся зернах является отслоение от кристалла групп ионов ( блоков ), которые не могут легко перемещаться в жидкой фазе и концентрируются вблизи поверхности материала кристалла. Последующая их гидратация приводит к уплотнению пленки. Способствует образованию пленок и различная скорость диффузии ионов в растворе, вызывающая избирательное удаление из зоны реакции одних молекул (например, молекул гидроксида кальция) и концентрацию на поверхности кристалла других (например, молекул ортокремниевой кислоты). [c.311]

В решетке ионных кристаллов — чисто ионная связь, т. е. связь, для которой полный перенос электронов от катиона к аниону скорее исключение, чем правило. Лишь для кристаллов типа хлорида натрия можно говорить о полном переносе заряда. Интеграл перекрывания одноэлектронных орбиталей ионов натрия и хлора оценивается значением —0,06. Можно сказать, что это чисто ионная связь. По отношению к этому же соединению сопоставление энергии электростатического взаимодействия с энергией ковалентного взаимодействия (непосредственно связанной с тем,-что называют поляризацией электронной оболочки) показывает, что вклад электростатического взаимодействия значительно больше и составляет (по Коулсону) для хлорида натрия 8,92 эВ, в то время как соответствующее значение для ковалентного взаимодействия 0,13 энергия отталкивания в этом случае равна —1,03 эВ (энергия, называемая нулевой , т. е. нулевая колебательная энергия, равна всего —0,08 эВ и ее часто вообще не принимают в расчет). К ионным кристаллам относятся кроме соединений типичных галогенов со щелочными металлами также и некоторые оксиды, в частности оксиды кальция и магния, в которых по экспериментальным данным имеются отрицательные двухзарядные ионы кислорода. В большинстве случаев ковалентный вклад больше. Кристаллы алмаза, кремния, германия, карборунда, серого олова содержат прочные ковалентные связи, так что любую часть этих веществ вполне и без всяких оговорок можно рассматривать кан молекулу макроскопических размеров. [c.281]

Наибольшее поверхностное натяжение у воды, обладающей высокой полярностью большой электрический момент 0,607 X X 10 Кл-м, малые размеры молекул, наличие водородных связей. В жидкостях, полученных при плавлении ионных кристаллов, сохраняются ионные связи между частицами, и они хорошо проводят электрический ток (электролиты). Поверхностное натяжение у этих жидкостей высокое. Еще выше оно (до 0,30 Дж/м ) при сохранении ковалентных и ионных связей в расплавах кристаллов силикатов и алюминосиликатов. Наибольшее поверхностное натяжение у жидких металлов, оно на порядок выше поверхностного натяжения полярных жидкостей и некоторых расплавов ионных кристаллов. [c.209]

Например, методом Кордеса можно рассчитать рефракции кристаллических ионов. Известно, что реальные размеры ионов в кристаллах (имеется в виду расстояние от ядра до минимума электронной плотности по линии, соединяющей ядра катиона и аниона) отличаются [c.71]

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]

Для -элементов I и II групп (энергия ионизации атомов мала) в основном характерны ионные соединения. Координационные числа их ионов имеют большие значения (6, 8) и определяются соотношением размеров ионов ионного кристалла (см. рис. 57, 58). [c.299]

Достройка кристалла Agi ионами I и Ag происходит не только потому, что они образуют нерастворимое соединение на кристаллической поверхности, но и потому, что эти ионы идентичны по размерам и свойствам с ионами 1 и Ag уже имеющимися в кристалле, и, следовательно, наиболее подходят к данной кристаллической решетке. Правильность такой точки зрения подтверждается тем, что ионами, достраивающими решетку, могут быть не только ионы, общие с ионами кристалла, но и изоморфные с ними. Так, кристалл Agi может достраивать не только ион I", но и изоморфные с ним ионы Вг или С1 . [c.242]

Когда атомы теряют или приобретают электроны, они превращаются в ионы (см. гл. 2). Ионные радиусы можно определить по расстояниям между ионами в кристаллах. Например, из данных о межъядерном расстоянии в хлориде натрия можно определить размеры ионов натрия Ка и хлора С1 . Измерения позволяют получить точное значение этого межъядерного расстояния (2,75 А), но трудность заключается в том, чтобы разделить его на части, соответствующие каждому иону. Однако, проводя измерения для большого числа ионных кристаллов, удается получить согласующиеся между собой значения ионных радиусов и составить из них единую таблицу. Ионные радиусы некоторых элементов указаны на рис. 6.6. [c.95]

В некоторых неорганических кристаллах связь обусловлена главным образом электростатическим притяжением между положительными и отрицательными ионами. Поскольку кулоновские силы одинаковы во всех направлениях, относительные размеры ионов в значительной степени определяют упаковку ионов в трехмерной решетке. В различных кристаллах радиус одного и того же иона почти одинаков, так как силы отталкивания увеличиваются очень резко по мере того, как межатомное расстояние становится меньше определенной величины. Радиусы ионов галогенов и щелочных металлов можно вычислить довольно просто из размеров элементарной ячейки кристаллов галогенидов щелочных металлов, так как все они относятся к гранецентрированной кубической решетке, за исключением солей цезия, которые кристаллизуются в примитивной кубической решетке. [c.580]

В кристаллохимии широко используется понятие координационного числа. Этим термином называется число атомов, непосредственно взаимодействующих с данным атомом. Можно показать, что координационное число в общем тем больше, чем меньше различие в размерах ионов (пли атомов). При одинаковых размерах ионов координационное число может достигать 12, как это имеет место у металлов, кристаллизующихся в плотнейших кубической или гексагональной решетках. Из структур, встречающихся у соединений типа АВ, наиболее плотной укладке. отвечает объемно-центрированная кубическая, решетка s l со свойственным ей координационным числом 8, далее следует простая кубическая решетка Na l с координационным числом 6 и еще дальше структуры сфалерита (и вюрцита) с координационным числом 4. Кристаллы соединений двух- и трехвалентных элементов, не рассматривавшиеся нами, имеют иногда решетку графита, у которой координационное число равно 3. [c.130]

Однако из-за отталкивания одноименно заряженных ионов друг от друга устойчивость системы достигается лишь при определенной взаимной координации ионов. Последняя зависит от заряда и размеров ионов. Так, для кристаллов состава. 4В при отношении ионных радиусов катиона и аниона в пределах 0,41 —1,37 имеет место октаэдрическая координация ионов, при соотношении 0,73—1,37 — кубическая координация, при соотношении 0,22—0,41 — тетраэдрическая. Например, для ионных радиусов N3+ (л а =0,098 нм) и С1 (гс =0,181 нм) отношение равно 0,54. Это отвечает октаэдрической взаимной координации ионов (рис. 60, а) в кристаллической решетке ЫаС1 (см. рис. 52, а). Соотношение радиусов ионов Сз + (гс ,+ =0,165 нм) и С (Л( =0,191 нм) равно 0,91. Поэтому при их взаимодействии возникает кубическая координация (рис. 60, б) и кубическая объемно-центрированная решетка СзС1 (см. рис. 52, б). [c.97]

В условиях аналитического осаждения формирование осадка происходит быстро и поэтому кристаллы образуются разных размеров и несовершенные по форме. Немалый вклад в улучшение структуры кристаллических осадков вносит старение. Под старением понимают все необратимые структурные изменения, которые происходят в осадке при настаивании его под маточньпиг раствором. При атом уменьшается общая поверхность осадка за счет укрупнения кристаллов и совершенствуется форма кристаллов. Первое связано с тем, что растворимость кристаллов зависит от их размера. Мелкие кристаллы, обладая большей поверхностной активностью, имеют большую, чем крупные кристаллы, растворимость. При настаивании осадка мелкие кристаллы постепенно растворяются, раствор становится пересыщенным по отношению к крупным кристаллам и растворенное вещество осаждается на них, увеличивая их размер. Совершенствование формы кристаллов связано с непрерывным процессом обмена ионов поверхности кристалла с ионами раствора. Покинув несовершенное (с большой поверхностной энергией) место кристалла, ион переходит в раствор, а затем переходит в твердую фазу и занимает на поверхности кристалла место с меньшей энергией. Поэтому настаивание кристаллических осадков под маточным раствором широко используется в гравиметрии для получения однородных по цисперсности крупнокристаллических осадков. [c.14]

В состав изоморфных соединений входят близкие по размерам ионы и растворитель при одинаковом типе кристаллической решетки. Изоморфными кристаллами являются, например, Ва304 и Ка304. [c.97]

Достройка кристалла Agi ионами I" и Ag+ происходит не только потому, что они образуют нерастворимое соединение на кристаллической поверхности, но ж. лшош, 4tu ати рны иден-тичныJIO размерам и сво Йствам с ионами имеющи- [c.242]

Впервые вопрос о причинах ионной проводимости твердых тел был рассмотрен Я. И. Френкелем (1926). Он предположил, что вследствие тепловых флуктуаций ионы могут приобрести энергию, достаточную для того, чтобы покинуть нормальные положения в узлах решетки и перейти ( испариться ) в межузельные положения. Межузельные ионы способны перескакивать из одного межузельного положения в другое. Оставшиеся вакантными узлы решетки также совершают перескоки, поскольку соседние ионы могут занимать эти вакансии, освобождая узлы решетки. В ходе перемещений межузельные ионы и вакансии могут встречаться и рекомбинировать. При наложении на кристалл электрического поля межузельные ионы чаще перескакивают в направлении поля, чем в обратном направлении, т. е. через кристалл протекает ток. Число межузельных ионов увеличивается с температурой. Межузельные ионы легче образуются в решетках с большими пустотами, а ионы малого размера легче переходят в межузельные положения, чем большие ионы. Комбинация вакансии и иона в межузлии называется дефектом по Френкелю. Концентрация этих дефектов пропорциональна ехр (—Egj2kT), где Eg — энергия, -необходимая для перевода иона из узла решетки в межузлие. Классическим примером соединения с дефектами по Френкелю может служить хлорид серебра. Сравнительно небольшие по размеру ионы серебра переходят в межузельные положения и обусловливают чисто катионную проводимость кристаллов Ag l. [c.106]

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]

В качестве примера кристаллических веществ, внутренняя структура которых отвечает ионной решетке, рассмотрим хлористый натрий. На рисунке V-8 схематически представлено строение элементарной ячейки этого вещества. Принимая сферическую форму ионов с определенными эффективными радиусами, внутреннюю структуру кристалла Na l следует представлять себе как плотную упаковку шаров различного радиуса. Так, эффективный радиус катиона натрия равен 0,98 A, а аниона хлора— 1,81 А (радиус катиона, как правило, меньше радиуса аниона). На рисунке V-9 представлена структура Na l в виде модели, в которой соблюдены соотношения размеров ионов при их плотной упаковке. [c.121]

Теперь рассмотрим кристаллическую структуру хлорида натрия, изображенную на рис. 9-42, а. Она построена из ионов натрия и хлора, связанных электростатическими силами. Ионы хлора гораздо больше, чем ионы натрия (1,80 и 0,95 А соответственно). Так как эта структура построена из одинакового числа катионов и анионов, то термин максимальное число соседей будет относиться к большим по размеру ионам хлора, которые могут разместиться вокруг меньшего по размеру иона натрия. Обратная ситуация невозможна по следующей причине хотя ион хлора и может быть окружен большим числом ионов натрия, идентичная координация вокруг иона натрия неосуществима. Таким образом, координационное число будет, очевидно, зависеть от относительных размеров ионов. Однако в простых ионных структурах могут достигаться только координационные числа, допускающие высокосимметричное расположение. Относительные размеры ионов натрия и хлора позволяют шести ионам хлора окружать каждый ион натрия по шести вершинам октаэдра. На рис. 9-42, б представлено расположение ионов в кубической гранецентрированной решетке кристаллов галогенидов щелочных металлов со структурой Na l. Когда относительные размеры иона металла увеличиваются по сравнению с анионом галоге-нида, становится возможной большая координация. Так, например. [c.453]

ДЛЯ галогенидов щелочных металлов. Отметим, что энергия решетки возрастает по мере уменьшения размеров катиона или аниона. Например, она систематически возрастает в рядах Lil, LiBr, Li l, LiF или sF, RbF, KF, NaF, LiF. В первом из этих рядов происходит последовательное уменьшение размеров галогенид-иона (при постоянном ионном заряде), а во втором ряду — уменьшение размеров иона щелочного металла. Наблюдаемые изменения энергии решетки на самом деле обусловливаются не только электростатическим притяжением ионов, которое характеризуется ионным потенциалом. Определенную роль играют и такие факторы, как изменение сил отталкивания между ионами с зарядами одного знака, а также степень деформации ионов под действием окружающего их электрического поля. Оба эти фактора в свою очередь в какой-то мере зависят от взаимного расположения ионов в кристалле и от их ионного потенциала (подробнее об этом см. гл. 10). Данные факторы проявляются не столь заметно при сопоставлении энергий решетки различных галогенидов щелочных металлов, но приобретают важное значение при сравнении свойств веществ, состоящих из ионов с более высоким ионным потенциалом или имеющих не такое электронное строение, как у атомов благородных газов. В рассматриваемом случае налицо преобладающая роль ионного потенциала. [c.131]

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]

Окспды MgeMnOs и uePbOg имеют слегка искаженную структуру Na l [2], в которой Д катионов М + замещена вдвое меньшим числом ионов М +. Поскольку размер иона Мп + намного меньше, чем пона Mg + (Mg—6 0 2,10 А Мп—6 0 1,93 А), кубическая плотнейшая упаковка нонов кислорода слегка искажена. Расчеты электростатической энергии дефектных структур показали, что в общем случае ионные кристаллы с вакансиями должны иметь упорядоченные, а не статистические структуры. [c.328]

После дегидратации подобные кристаллы становятся субми-кропористыми, так что в них проникает вода и небольшие по размеру ионы. Они имеют слоистую структуру, которая в некоторых типах кремнезема способна расширяться и сжиматься в процессе ионного обмена или в процессе гидратации и дегидратации, что напоминает аналогичные эффекты, наблюдаемые в глинистых слоистых минералах. Таким образом, слоистые структуры отличаются от цеолитоподобных структур алюмосиликатов, имеющих жесткую, трехмерную решетку. На рис. 5.24 представлен микроснимок необычных чрезвычайно тонких листочков кремнезема, полученных из синтетического полисиликата натрия [495]. [c.790]

Как только были определены размеры ионов большинства химических элементов, сразу же возник новый метод изображения структур кристаллов. Структура, изображенная по этому методу, представляет собой совокупность шаров разных радиусов, у которых соблюдены относительные размеры. При этом разноименные шары соарпкасаются друг с другом. На рис. 180 показана структура СаРз. В ней сохранены относительные размеры радиусов Са + (1,04) и Р (1,33). [c.141]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология