Плотная упаковка в соединениях внедрения

При образовании металлоподобных боридов, карбидов, нитридов возможно лишь ограниченное число соединений ( фаз ) внедрения с неизменными или мало измененными параметрами ЭЯ. Вероятнее заполнение более крупных октаэдрических пустот. Примерами соединений с сохраняющейся плотнейшей упаковкой атомов хозяина являются Т1С, 2гС и 2гЫ. [c.31]

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]

Например, кристаллические решетки металлов, несмотря на плотную упаковку атомов, имеют тетраэдрические и октаэдрические пустоты. Если такой материал контактирует с веществом, содержащим атомы небольшого размера кислород, бор, азот, углерод, водород, то последние могут внедряться в эти пустоты. Образуются специфические химические соединения внедрения — гидриды, нитриды, карбиды, бориды или некоторые низшие оксиды. Заполнение пустот, как правило, бывает неполное, и поэтому соединения внедрения имеют переменный состав. [c.40]

Кристаллические структуры соединений переходных металлов с азотом и углеродом можно просто описать как плотнейшие (или близкие к ним) упаковки металлических атомов, в междоузлия которых внедрены небольшие атомы неметаллов. В большинстве структур отсутствуют заметные локализованные взаимодействия углерод—углерод или азот—азот, характерные для органических соединений. Следует отметить, что в структурах боридов существуют четко выраженные локализованные связи между атомами бора в виде цепочек, слоев или трехмерных каркасов, что обусловливает определенную геометрию структуры [1]. Важными характеристиками карбидов и нитридов являются взаимодействие металл-неметалл и геометрия междоузлия. Атомы углерода и азота обычно располагаются в октаэдрических междоузлиях или в центре тригональных призм. На рис. 7 представлены типы междоузлий в ГЦК-, ОЦК-, гпу- или простой гексагональной структурах. Внедренный атом и ближайшие атомы металла образуют структурную единицу (координационный полиэдр). Если вся структура соединения построена нз таких единиц, ее можно рассматривать или как структуру металла с занятыми междоузлиями, или как структуру, построенную главным образом из координационных полиэдров. [c.35]

Представим себе, что на металл действуют каким-то веществом, содержащим атомы небольшого размера, например атомы бора, углерода, азота и, конечно, водорода. Оказывается, такие небольшие атомы могут внедряться в пустоты, имеющиеся в плотной упаковке атомов металла. Именно так образуются типичные соединения внедрения. Образование соединений внедрения на основе металлической решетки очень характерно для металлов дополнительных подгрупп. Соединения элементов дополнительных подгрупп с водородом (гидриды), а также нитриды, карбиды, бориды и некоторые низшие окислы чаще всего представляют собой типичные соединения внедрения. [c.44]

Прежде всего, каков нх состав Если при образовании фазы внедрения атомы водорода попадают в тетраэдрические пустоты в решетке металла, то предельное содержание водорода в таком соединении должно соответствовать формуле ЭН2 (где Э — элемент, атомы которого образуют плотную упаковку). Ведь тетраэдрических пустот в решетке в два раза больше, чем атомов, образующих плотную упаковку. Если же атомы водорода попадают в октаэдрические пустоты, то из таких же соображений следует, что предельное содержание водорода должно соответствовать формуле ЭН, — октаэдрических пустот в плотной упаковке столько же, сколько слагающих эту упаковку атомов. [c.45]

Принцип плотнейшей упаковки шаров применим не только по отношению к ионным кристаллам, но и к интерметаллическим соединениям и фазам внедрения, поскольку в последних действуют ненаправленные силы взаимодействия. Однако отсутствие дополнительных правил, регулирующих способы размещения разноименных атомов (аналогичных правилам Полинга для ионных кристаллов), существенно ограничивает возможности метода проб и ошибок применительно к интерметаллическим соединениям. В качестве шаров упаковки часто выступают атомы не одного только элемента, а нескольких. Ближайшими соседями каждого атома могут быть атомы не только другого, но и того же сорта. Для многих интерметаллических соединений характерны высокие координационные числа. [c.205]

Для соединения состава А125105 известны три полиморфные модификации — кианит, силлиманит и андалузит. В структурах каждой из этих модификаций одна половина атомов А1 имеет КЧ 6, а другая — КЧ 4, 5 и 6 (соответственно в силлиманите, андалузите и кианите). Последняя модификация является наиболее плотной, причем атомы кислорода образуют кубическую плотнейшую упаковку. Подобно тому как строение минералов ряда хондродита тесно связано со структурами оливина и бру-сита, более сложный по составу минерал ставролит с идеализированной формулой НРе2А19514024 близок по структуре к кианиту. На рис. 23.10 показаны в проекции две элементарные ячейки структуры ставролита штриховыми линиями выделены элементарные ячейки структуры кианита. Видно, что блоки структуры кианита разделены за счет внедрения атомов Ре и А1 [2]. К соединениям со структурой типа хондродита относятся также Мп5(5104)2(0Н)2 [3] и АиСо(В04)202 (модификация высокого давления) [4]. [c.129]

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]

Относящиеся к соединениям внедрения карбиды и нитриды обладают многими свойствами, характерными для интерметал-лическнх соединений непрозрачностью (в противоположность прозрачным солеподобным карбидам кальция и др.), хорошей электропроводностью и металлическим блеском. Одиако в отличие от чистых металлов эти соединеиия, как правило, обладают очень высокой твердостью и имеют высокие температуры плавления. Структуры соединений с формулой МХ обычно основаны иа кубической плотнейшей упаковке, а соединений с [c.495]

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]

Кристаллические структуры карбидов и нитридов в корне отличаются от структур твердых растворов внедрения С или N в соответствующих переходных металлах. Эндрюс и Хьюгес [6] заметили необычную корреляцию между кристаллической структурой металла и кристаллическими структурами его карбидов и нитридов. Кристаллическая структура металла меняется при образовании карбидных и нитридных соединений исключение составляет кобальт. Если элемент имеет гпу-структуру, он не образует карбиды или нитриды с гексагональной металлической подрешет-кой. Если элемент имеет гцк-структуру, он не образует карбиды и нитриды с кубической металлической подрещеткой. Если элемент имеет оцк-структуру и не имеет аллотропических модификаций с плотнейшими упаковками, он образует карбиды и нитриды с гексагональными и кубическими подрешетками металла. Эти соотношения представлены в табл. 10. Приведенные в таблице данные показывают, что кристаллические структуры карбидов и нитридов [c.39]

Внедрение атомов в междуузлия может происходить сравнительно легко в кристаллах с достаточно просторной упаковкой, при которой размеры междуузлий сравнимы с размерами атомов, и затруднено в кристаллах с плотной упаковкой атомов. Поэтому несколько позднее Шоттки предложил другую модель разупорядоченности твердых тел, содержащую только вакансии. По Шоттки, вакансии образуются при выходе атомов из узлов в объеме кристалла на поверхность, в результате которого на поверхности происходит достраивание кристаллической решетки, а в объеме кристалла возникают вакансии. В бинарных химических соединениях, в частности, в ионных кристаллах такая модель предполагает существование вакансий в подрешетках обоих компонентов в эквивалентных количествах. [c.22]

Среди рассмотренных соединений особое положение занимают гидриды ввиду малого размера атома водорода. Образование их в аспекте кристаллохимии можно провести, исходя из возможности заполнения как татраэдрических, так и октаэдрических пустот в плотнейших упаковках атомов. Образование фазы внедрения типа МП возможно без изменения парамет-)0в ЭЯ за счет вхождения водорода в октаэдрические пустоты. 1ри большом количестве водорода параметры ячейки изменяются. [c.32]

Взятый пример характеризуется небольшой растворимостью неметаллического компонента в металле. Есть однако ivmoro примеров, когда растворенные атомы занимают все пустоты какого-либо типа в упаковке (часто плотнейшей) металлических атомов. Ясно, что в этом случае отношение компонентов оказывается простым стехиометрическим, и такие фазы по своей структуре уже не отличаются от нормальных химических соединений. Они часто называются структурами внедрения. Примером структур внедрения может служить S N и многие другие. У названного вещества атомы металла располагаются по точкам плотнейшей кубической упаковки, а атомы неметалла занимают все октаэдрические пустоты. В результате образуется структурный тип Na l. [c.231]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология