Кристаллы упаковка структурных единиц

После открытия Лауэ (1912 г.) дифракции рентгеновских лучей теория кристаллической решетки, которая начала развиваться еще в ХУП в., получила полное экспериментальное подтверждение. Методом рентгеноструктурного анализа были измерены межатомные расстояния и определено положение атомов в кристаллах. При этом было установлено, что структура кристаллов является плотнейшей упаковкой соответствующих структурных единиц и определяется прежде всего размерами этих структурных единиц. Согласно правилу Гольдшмидта (1927 г.), строение кристалла определяется числом его структурных единиц (ионов), отношением их радиусов, а также их поляризационными свойствами. Усиленное изучение связи состава и свойств твердых веществ с их кристаллической структурой привело к формированию новой отрасли химии — кристаллохимии. Кристаллохимические исследования, среди которых выдающееся значение имели работы Л. Полинга, А. В. Шубникова, Н. В. Белова, А. И. Китайгородского, помогли глубже понять природу твердых веществ, раскрыть закономерности, управляющие образованием кристаллических структур, в том числе таких сложных, как структуры силикатов и алюмосиликатов. [c.166]

Наиболее плотно могут быть упакованы атомы инертных газов, молекулы приблизительно сферической формы и молекулы, приобретающие практически сферическую форму благодаря свободному вращению. Помимо общего интереса, который представляет рассмотрение способов упаковки структурных единиц других форм, способ упаковки в некоторых случаях объясняет наличие кристаллизационного растворителя в кристаллах, что особенно важно для химика. На рис. 35 (а) изображено в плане расположение атомов или молекул в кубической плотной упаковке, как она видна в направлении оси симметрии 4 порядка — не перпендикулярно к плоскости плотной упа- [c.171]

Плотность пигментов, так же как и твердость, зависит от их кристаллического строения При большей плотности упаковки структурных единиц в кристалле пигмента выше оказывается и его плотность Плотность пигментов колеблется в очень широком [c.240]

В обычных кристаллах первичными структурными единицами в элементарной ячейке являются атомы или молекулы. В случае высокомолекулярных соединений только часть полимерной цепи входит в элементарную ячейку. Ее структура зависит от конформации и характера упаковки цепи. [c.151]

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]

Действие разных структурообразующих факторов направленности связи, энергии связи, размера и мерности структурных единиц, энергии теплового движения — приводит к тому, что малые нульмерные структурные единицы такие, как атомы углерода, несмотря на направленность и высокую энергию связи, при определенных условиях, а именно при таких условиях, когда энергия теплового движения почти точно равна, энергии связи, образуют прекрасные кристаллы графита или алмаза. Однако действие основного структурообразующего фактора — направленности связи — достаточно резко проявляется и в подобных случаях атомы в кристаллах графита и алмаза упакованы крайне неплотно. В графите каждый из них имеет только трех, а в алмазе — четырех соседей, в то время как плотнейшие упаковки отличаются значительно более высокими координационными числами. Например, в структуре металлов координационное число достигает 12. Вообще, направленность связи действует в сторону разуплотнения структуры, что вполне понятно. [c.159]

В ковалентном кристалле невозможно выделить отдельную структурную единицу. Весь монокристалл по сути дела представляет собой одну гигантскую молекулу. Кристаллическая структура ковалентных твердых тел полностью определяется природой связей. Координационное число многих известных ковалентных кристаллов равно четырем. Это значит, что каждый атом в кристалле образует четыре направленные ковалентные связи. Направленность связи исключает плотнейшую упаковку кристалла. Примером кристаллической решетки с ковалентными связями служит решетка алмаза (рис. III.2). [c.68]

В кристалле бора такие структурные единицы образуют систему, подобную плотной кубической упаковке шаров, в которой икосаэдры связаны между собой ковалентными связями. В результате образуется атомная решетка с многоцентровыми связями, лишь немногим уступающая по твердости алмазу. При повышении температуры часть связей рвется и бор становится полупроводником. [c.315]

Изотропная фаза, состоящая из сферических мицелл, которые образуют основную структурную единицу жидкого кристалла и размещены на объемно- или гране-центрированной кубической упаковке внутри водного раствора. [c.461]

Разумеется, разбиение на слои как низко-, так и высокомолекулярных кристаллов можно провести не единственным способом, и потому понятие слоя весьма условно. Однако у полимеров выделение оптимальных слоев, т. е. слоев, содержащих наименьшую трансляцию, не лишено физического содержания, поскольку позволяет понять характер складывания макромолекул. Если слои рассматривать как самостоятельную структурную единицу (ассоциацию) цепных молекул, то задача объяснения и предсказания упаковки макромолекул разбивается на два этапа 1) упаковка макромолекул в слой и 2) упаковка слоев. [c.64]

Простейшими твердыми телами являются кристаллы металлов и инертных газов, в которых структурными единицами являются отдельные атомы, причем все атомы совершенно одинаковые. При этом в большинстве случаев такие кристаллы представляют собой системы из одинаковых сфер, упакованных по возможности плотнее. Такие расположения весьма существенны и для более сложных структур, и поэтому на них следует остановиться несколько подробнее. Ознакомиться с плотными упаковками легче всего, если взять некоторое число одинаковых шаров (мраморных шариков или теннисных мячей) и расположить их в ящике с двумя снятыми сторонами, для того чтобы видеть боковые плоскости. [c.220]

Структуры молекулярных кристаллов обычно характеризуются низкой симметрией, поскольку симметрия определяется тем, как отдельные молекулы соединения могут паковаться друг с другом, а молекулы часто являются некомпактными и несимметричными. Особый случай составляют инертные газы в них структурными единицами являются отдельные атомы, а не молекулы, но силы имеют такой же характер, как взаимодействие неполярных молекул. Поскольку в этом случае структурные единицы — сферические, упаковка может быть особенно компактной и симметричной. Силы, действующие между атомами ге- [c.235]

Строение независимой структурной единицы полибутена-1 изображено на рис. И. Рис. 12 показывает упаковку этих единиц в кристалл для пространственной группы R3 , если принято статистическое распределение противоположно направленных цепей. [c.179]

Как уже отмечалось, надежды, возлагаемые исследователями на Радиационно-физический метод изучения сегнетоэлектрических кристаллов, основываются на том, что тип и роль радиационных дефектов в конечном счете специфическим образом микроскопически отражают геометрическую (упаковка атомов) и силовую (сцепление атомов и энергия решетки) ситуацию, существующую в кристалле независимо от облучения. Таким образом, геометрическое и термодинамическое влияние радиационных дефектов на параметры решетки кристалла и его свойства зависит от того, из каких элементарных структурных единиц и по какому принципу их взаимного расположения кристалл/ сложен", как эти структурные единицы взаимодействуют и как все эти факторы связаны со структурой кристаллической решетки и макроскопическими свойствами кристалла. [c.49]

Форма конечного кристалла определяется обычно не величиной поверхностной энергии, а кинетикой самого процесса роста и относительной скоростью роста отдельных граней. Последняя во многом зависит от молекулярной структуры грани, т. е. от плотности ее упаковки (числа структурных элементов —атомов, молекул или ионов — на единице поверхности) и расстояния между этими элементами, а также от интенсивности сил взаимодействия. Кристалл растет за счет присоединения к грани новых структурных элементов, которые удерживаются на ее поверхности силами притяжения . Эти силы простираются на очень малые расстояния, и можно в первом приближении допустить, что каждый попавший на поверхность грани новый структурный элемент взаимодействует [c.430]

Твердость пигментов определяет условия их сухого и мокрого измельчения, а также диспергирования в пленкообразующем веществе Пигменты, обладающие большой твердостью, требуют затрат значительного количества энергии при проведении указанных операций, что осложняет технологический процесс Так, в некоторых случаях, например при диспергировании железооксидных пигментов на бисерных машинах, рабочие тела (стеклянные шарики) подвергаются износу В этом случае рекомендуется в качестве рабочих тел использовать металлические шарики Твердость пигмента оказывает влияние и на физико-механические свойства лакокрасочных покрытий Например, те же железооксидные пигменты придают покрытиям абразивность Твердость пигментов зависит от их кристаллического строения, а точнее, от плотности упаковки структурных единиц в кристалле Чем больше эта плотность, тем большей твердостью обладает пигмент Например, в ряду сульфидов 2п5, С(15 и HgS твердость уменьшается, так как увеличивается размер катиона, что в свою очередь ведет к уменьшению плотности упаковки ионов в кристалле Твердость рутильной модификации диоксида титана, как известно, выше, чем твердость анатазной модификации, так как в первом случае плотность упаковки ионов в кристалле также значительно больше [c.240]

Конечные комплексы включают в себя все молекулы и конечные комплексные ионы. Как уже отмечалось, они являются единственными типами комплексов, существование которых возможно и в других агрегатных состояниях. К. молекулярным кристаллам относится большинство твердых органических соединений, а также кристаллические формы большинства сульфидов, галогенидов, гидридов и простых окислов неметаллов. В простейшем типе молекулярного кристалла существуют идентичные неполярные молекулы, удерживаемые связями ван-дер-Ваальса. Строение этих кристаллов (шределяется наиболее плотной упаковкой структурных единиц данной формы, удерживаемых ненаправленными силами. Если молекула имеет приблизительно сферическую форму, то может получаться такой же структурный тип, как и в кристаллах с трехмерными комплексами, причем группа атомов замещает единичный атом (сравнить структуры Sb40g, стр. 476, и алмаза, стр. 495). Если форма молекулы отклоняется от сферической, то структуры становятся более сходными со структурами кристаллов, содержащих одно- или двухмерные комплексы. Крайним примером является углеводород j u Hjaobi который для многих целей можно рассматривать как бесконечную цепочку. Например, порошковые рентгенограммы углеводородов с длинной цепью остаются практически постоянными для молекул, в цепи которых содержится более 130 атомов. Более сложные типы молекулярных кристаллов возникают в тех случаях, когда вместе упакованы разные молекулы, например, как в Hlg-SSg, и когда между некоторыми парами атомов различных молекул существует водородная связь. В последнем случае найдена совершенно отличная и менее плотная упаковка, причем возникает много интересных структурных типов, описанных в гл. VII. [c.166]

Твердость пигментов зависит от их кристаллического строения, а точнее от плотности упаковки структурных единиц в кристалле. Чем больше эта плотность, тем большей твердостью обладает пигмент. Например, в ряду сульфидов гп5, Сс15 и Нд5 твердость уменьшается, так как увеличивается размер катиона, что в свою очередь ведет к уменьшению плотности упаковки ионов в кристалле. Твердость рутильной модификации двуокиси титана, как известно, выше анатазной, так как в первом случае плотность упаковки ионов в кристалле также значительно больше. [c.183]

Плотность пигментов, так же как и твердость, зависит от кристаллического строения. При большей плотности упаковки структурных единиц в кристалле пигмента, большей оказывается и его плотность. Плотность пигментов колеблется в очень широком интервале. Самым легким пигментом является лазурь. Ее плотность 1850—1920 кг/м . А одним из самых тяжелых является свинцовый сурик, плотность которого достигает величины 8600 кг/м . Определяют плотность пигментов двумя способами. Пикнометри-ческий способ заключается в определении объема вытесненной пигментом смачивающей жидкости (керосин, уайт-спирит и др.). Волюмометрический способ основан на изменении давления газа, объем которого уменьшается при введении пигмента. [c.183]

Для кристаллического состояния имеют большое значение упаковочные эффекты. Состояние с наиболее низкой энергией соответствует балансу между максимальным координационным числом, вычисленным по приведенному выше уравнению, и упаковочными силами, возникающими в результате упаковки в кристалл повторяющихся структурных единиц. Для щелочных металлов в ионных кристаллах это приводит к кубической 8- кратной координации, если отношение радиусов аниона и катиона (г-/г+) меньше 1,37 (структура СзСГ), октаэдрической б-кратной координации, если г 1г+ меньше 2,44 (структура ЫаС1), и тетраэдрической 4-кратной координации, если г 1г+ меньше 4,4 (структура 2п5). Твердые соединения ионного типа с иной стехиометрией, например М2Х, имеют иные структуры решеток. [c.47]

Упаковка структурных единиц осуществляется всегда так, чтобы давать максимальный выигрыш энергии. Ненаправленные ван-дер-вааль-совские силы, действующие в молекулярных кристаллах, стремятся связать молекулы таким образом, чтобы обеспечить наибольшую поверхность соприкосновения их друг с другом. Если молекулы удлиненной (линейной) формы располагаются в кристалле параллельно (или антипараллельно) друг другу, то скорость роста будет наибольшей в направлениях, перпендикулярных направлению удлинения молекул. Такой кристалл должен иметь пластинчатый габитус. Например, молекулы метил-и этилхлоридов ртути HgHg l и jHgHg l при упаковке принимают антипараллельную ориентацию (рис. 72), вследствие чего вещество кристаллизуется в виде тончайших пластинок (толщина 0,002 см при площади до 2 см ). Наоборот, плоские молекулы, расположенные параллельно друг другу, дают обычно игольчатые кристаллы. Если же линейные или плоские молекулы размещаются в структуре не параллельно друг другу, то кристалл чаще всего имеет равномерное развитие во [c.216]

Молекулярные твердые соединения построены из молекул, соединенных друг с другом лишь ван-дер-ваальсовыми силами, включая в определенных случаях водородные связи, и состав этих веществ есть сумма составов всех молекул, вошедших в его структуру. Они образуют молекулярные кристаллы, структурными единицами которых служат молекулы. Молекулярные твердые соединения образуются в результате отвердевания, т.е. фазового превращения вещества, когда имеет место лишь межмолекулярное взаимодействие и не происходит разрыв существующих или образование новых химических связей. При образовании молекулярных кристаллов в условиях низких температур, исключающих межатомные взаимодействия, молекулы без сколько-нибудь существенных изменений входят в кристаллическую структуру, образуя настолько плотную упаковку, насколько позволяет конфигурация. молекул /69/. [c.107]

Классическая статическая кристаллохимия с ее стереохимическими и кристаллоструктурными аспектами, в центре внимания которой находится геометрическое строение структурных единиц — молекул и комплексных ионов, — и способы их упаковки в кристалле. [c.190]

Подобным же образом структурную единицу кубического кристалла можно представить как куб, который при параллельном повторении заполняет пространство, образуя кубическую решетку, как показано на рис. 2.6. Для кубического кристалла структурную единицу можно описать, приняв ребро куба равным а значения координат х, у к г для каждого атома можно выразить в долях ребра куба структурной единицы. Таким образом, в плотнейшей кубической упаковке, примером которой может служить структура металлической меди, структурная единица— куб с ребром, равным а = У2х255 пм, и с четырьмя атомами в такой единице (элементарной ячейке), имеющими координаты х=0 у=0, 2=0 х=0, у= /2, 2=72 х=Ч2, У=0, 2=72 Х=У2, У =42, 2=0 как показано на рис. 2.7. Часто эти координаты пишут без символов X, у, г в таком случае говорят, что в структурной единице имеются че тыре атома меди при О О 0 О 7г 7г Ч2 О 7г Ч2 7г 0. Эти цифры назы вают координатами атомов в кубической структурной единице. [c.34]

В соответствии с первым принципом кристаллохимии строение кристалла определяется соотношением числа структурных единиц, их размерами и поляризационными свойствами. По закону плотнейшей упаковки кристаллические вещества представляют собой наиболее плотные упаковки атомов в условиях земной коры. Из кристаллических структур более устойчивы те, которые обладают наименьшим запасом энергии в результате максимально возможного сближения частиц. Когда в решетке действуют только иена-правлеиные связи (ионные и металлические кристаллы), предел [c.7]

Поверхность этих частиц покрыта гидроксильными группами, сохранившимися при конденсации орто-кремниевой кислоты. Наличие на поверхности силикагеля гидроксилов, связанных с атомами кремния, бьшо обосновано П.К. Карманом, который предложил строение коллоидной кремнекислоты исходя из реальных структур кремнезема, состоящих из сетки тетраэдров 8104 и соответствующих по составу 8102. Сохранение структурных единиц 8Ю2 в этом случае предполагает наличие на пограничной поверхности коллоидной кремнекислоты незавершенных тетраэдров. Стремление поверхностных атомов кремния к завершению тетраэдрической координации с кислородом обусловливает при контакте с влагой гидратацию поверхности кремнезема с образованием -ОН-группы. Упаковка кремнекислородных тетраэдров внутри частиц золя и геля кремнекислоты отличается от их упаковки в кристалле и близка к таковой в стекле. Аморфное строение частиц золя в дальнейшем было подтверждено электронно-графическими данными. Можно считать установленным, что частицы силикогидрозоля шаровидны. [c.370]

Структурными единицами кристалла являются тетраэдрические комплексные катионы (АзР114)+, цыс-октаэдрические анионы [НиС14(Н20)21 и молекулы воды. Мотив их упаковки показан на рис. 8а. Межатомные расстояния в комплексе [c.59]

Если на первой стадии развития кристаллохимии силикатов расшифрованные структуры обычно интерпретировались с позиций плотнейшей упаковки анионов, в пустотах которой располагаются маленькие катионы (Мя, А1, Ге), то, начиная с 1959 г., можно уже говорить о начале нового направления в кристаллохимии, в котором основной мотив кристалла стал определяться наличием в структуре крупных катионов [115]. Н. В. Белов обнаружил, что ребра кремнекислородных тетраэдров (2,5-2,7 А)-структурных единиц силикатов-соизмеримы с ребрами кислородных октаэдров вокруг Mg, А1, Ге, что и позволяет плотно упаковывать кристаллическое пространство координационными полиэдрами 8 Од и МО . В случае же крупных катионов соразмерность общих элементов строительных кирпичей может быть достигнута только при условии спаривания Si04 в радикалы 81207 (рис. 9). Следовательно, изменение состава катионов приводит к изменению структуры анионов. [c.98]

Для никеля (II) известны. ЫНз М. Эти клатраты легко растворов ЫЧ(СМ)г, содержащих (бензол, фенол, толуол и др.). Как показывает рентгенографическое исследование, в кристаллах подобных соединений часть атомов N1 октаэдрически окружена атомами N (четырех от СЫ-групп и двух от молекул НзЫ), а другая часть атомов N1 находится внутри квадрата из атомов углерода СЫ-групп (рис. 232). Упаковка этих структурных единиц в кристалле такова, что между ними остаются свободные полости, которые занимают соответствующие органические молекулы. Энергетическая выгодность такого включения связана с повышением плотности упаковки образуемого кристалла. [c.625]

По-видимому на фронте кристаллизации присутствует весь набор структурных единиц расплава-от одиночных атомов (ионов, молекул) до кластеров больших размеров. Автор совместно с В. М. Кошкиным и Л. П. Гальчинецким высказали предположение, что в отсутствие внешнего поля рост происходит путем присоединения к растущему кристаллу частиц различного размера, вследствие чего в кристалле появляются разнообразные структурные несовершенства (дислокации, дефекты упаковки, блоки, зерна и т.п.), а при ЦНК в расплаве происходит сегрега- [c.157]

Свойства кристалла зависят не только от способа упаковки ионов, атомов или молекул в кристаллической рещетке, но и от природы сил, действующих между ними. Различают четыре основных типа химической связи в кристаллических телах ионная, ковалентная, металлическая и ван-дер-ваальсова (межмолекулярная). Кроме того, существуют связи промежуточного типа. Тип связи зависит главным образом от конфигурации электронных оболочек структурных единиц кристалла. Преобладающий харак тер связи определяет многие свойства кристалла, например твердость, температуру плавления, электрические свойства и др. [c.180]

Даже при неискаженной внс шней форме кристалла идеальная упаковка еро структурных единиц всегда бывает в большей или меньшей степени нарушена разнообразными внутренними дефектами. Одним из них является т. н. мозаичная структура. Уже давно предполагалось, а затем было и экспериментально подтверждено, что крупные кристаллы не являются идеально однородными, а состоят из множества сросшихся друг с другом мельчайших кристалликов ( блоков ), взаимное расположение которых не вполне соответствует строго правильному. В зависимости от природы вещества и условий роста кристалла блоки могут иметь различные размеры (большей частью порядка И) см). По мере их уменьшения прочность материалов возрастает. Наблюдать уюзаичную [c.136]

С существенно ординарными связями M—N, как это следует из межатомных расстояний. Отклонения углов при атомах азота от 180° могут вызываться как условиями взаимодействия структурных единиц в кристалле (требования упаковки), так и конфигурационным взаимодействием с другим электронным состоянием (М—N= =S) на основе эффекта Яна — Теллора второго порядка [487]. [c.92]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология