|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Структуры кристаллов | Структуры (далее С) неорганических соединений, закономерное пространственное расположение ионов (иногда молекул), составляющих вещества. Расшифровка С - одна из основных задач кристаллографии.
В большинстве неорганических соединений молекул нет и имеет место взаимное проникновение бесконечных укладок из катионов и анионов (см. Кристаллическая решетка). Наиболее прост случай структуры, в которой примитивная кубическая решетка (см. Браве решетка) из анионов проложена аналогичной решеткой из катионов ; они вставлены одна в другую так, что катион оказывается в центре куба из 8 анионов (и наоборот), т. е. координационное число (КЧ) равно 8 (рис. 1, a). Зачастую разные вещества имеют структуры одинаковые с точностью до подобия (см. Кристаллохимия), так, структурой обладают , , а также галогениды и аммония, и все эти структуры объединяются в единый структурный тип . Понятие структурный тип - один из критериев сходства или различия строения именуют его обычно по названию одного из веществ, в нем. Ниже дается краткое описание некоторых важнейших структурных типов.
В структурном типе галита и катионы, и анионы расположены по закону кубической плотнейшей упаковки (см. Упаковки плотнейшие). Каждый катион окружен 6 анионами, и наоборот, т. е. КЧ=6. координационный многогранник - октаэдр (рис. 1,б). В структуре галита почти все галогениды щелочных (, ,..., , ,..., , ,...) и окислы щелочноземельных элементов (, и др.), важнейший сульфид и др.
В структурном типе сфалерита , построенном также на основе закона кубической плотнейшей упаковки, с КЧ = 4 находятся в -тетраэдрах и наоборот. Этот тип характерен для соединений с существенно ковалентными связями; в нем , Cul, и др., а также ряд важнейших полупроводниковых соединений (, и др.) (рис. 1,в).
Более наглядным является "полиэдрический" способ изображения С при котором анионы представлены точками - вершинами координационных многогранников (полиэдров) (рис. 1, а, б, в). Основой этого способа послужило то, что анионы, обладающие большим, нежели катионы, ионным радиусом, предпочтительно располагаются по стандартному узору плотнейшей упаковки. Кроме того, и самих анионов не так уж много (О, , и др.), поэтому при описании С достаточно указать только тип укладки анионов. Положение катионов и их КЧ, определяющие специфику С становятся при этом особенно наглядными. Так, на рис. 2, а ясно виден цепочечный характер структуры рутила. 2, в котором - октаэдры, связанные друг с другом вершинами, образуют колонки, параллельные ребру элементарной ячейки с. Этот тип структуры распространен среди бинарных соединений (2, 2, 2, 2 и др.). Слоистый характер структурного типа брус и та ()2, в котором октаэдры соединены общими ребрами в сплошные слои, иллюстрирует рис. 2, б. В этом типе, помимо ионных, также многие ковалентные соединения (сульфиды, и др.). Структурный тип флюорита 2 (рис. 2, в) характерен для соединений с крупными катионами, например 2, 2 и др. На рис. 2, г показан способ выделения 2/3 заселенных октаэдров в структурном типе корунда 23 - гематита 23. В структурном типе перовскита 3 важнейший сегнетоэлектрик 3 (рис. 2, д). Крупные катионы , расположенные в полостях каркаса из - октаэдров в координации 12, деформируют кубическую ячейку в псевдокубическую.
Полиэдрический способ позволяет описывать также сложные структурные мотивы, которые отражают пространственное распределение прочнейших связей между (ионами) в структуре. К одному структурному мотиву принадлежат все структурные типы, обладающие одинаковым способом связи или полиэдров в пространстве. Выделяют 6 основных структурных мотивов: координационный, островной, кольцевой, цепочечный, слоистый, каркасный.
Координационный мотив характеризуется равномерным распределением межатомных связей в 3 измерениях (рис. 1, а). К островному относятся структурные типы, заключающие конечные радикалы (острова), прочность связи внутри которых значительно выше, чем с окружающими Эти радикалы могут быть простыми и иметь линейную (2, 2, 2, и др.), треугольную (3, СО3 и др.), тетраэдрическую (4, 4, 4 и др.) формы или сложными, состоящими из двух полиэдров, например 25, 27, 29 и т.п., и более сложных ассоциаций. Кольцевой мотив характеризуется наличием в структуре (например, ) или полиэдров (4, 4 и др.), прочно связанных между собой в кольца различной конфигурации (трех-, четырех-, шести-, девятичленные и др.). Цепочечный мотив в отличается ярко выраженной линейной направленностью прочнейших связей в структуре, т. е. ассоциацией (, и др.) или полиэдров (4, 4, РО4; 4; 6, 6 и др.) в одном измерении. Цепочки могут быть как простыми, так и сдвоенными (ленты), например (411) n6n-.(46) n0, или более сложной формы. Слоистый мотив характеризуется бесконечной в двух измерениях ассоциацией или полиэдров, образующих т. н. сетки. Этот мотив свойствен слюдам и им подобным слоистым силикатам. Встречаются также в графите, 2, ковеллине 22 и др. Каркасный мотив, также как и координационный, имеет равномерное распределение связей в пространстве, но общими элементами полиэдров являются в основном вершины. Это обусловливает большую рыхлость структурных типов, полости в которых могут заполняться крупными катионами. Обычная форма полиэдров - тетраэдр (4, 4, 4, 4 и др.) или октаэдр (6, 6 и др.).
Пять последних мотивов особенно характерны для силикатов и алюмосиликатов, у которых важнейшая роль принадлежит не простейшим одноатомным анионам, а тетраэдрической группе 4. Этот элементарный силикатный "кирпич" в большинстве силикатов конденсируется либо в кольца, либо в бесконечные радикалы в одном, двух или трех измерениях. См. рис. в ст. Силикаты природные.
Лит.: Белов Н. В., Структура ионных и металлических фаз. М., 1947; его же, Очерки по структурной минералогии, в кн.: Минералогический сборник, Львов, 1950-75.
Н. В. Белов.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
