химический каталог




Основы общей химии. Том 2

Автор Б.В.Некрасов

т быть охарактеризована ее большей или меньшей симметричностью. Последняя зависит от наличия или отсутствия определенных элементов симметрии, к которым относятся центр, плоскости и оси.

iРнс. ХН-7. Призматические и пирамидальные формы кристаллов.

Под центром симметрии понимается такая точка, которая делит пополам все соединительные между внешними поверхностями кристалла прямые линии, проведенные через нее по любому направлению. Как видно из рис. ХП-8, центр симметрии (С) имеется, например, у куба.

При наличии плоскости симметрии (Р) одна часть кристалла относится к противоположной как предмет к своему зеркальному изображению. Если с этой точки зрения рассмотреть куб (рис. ХП-8), то окажется, что в нем могут быть проведены 3 плоскости симметрии через середины ребер и 6 таких плоскостей через углы.

симметрии

Рис. XI1-8.

Элементы куба.

Если через кристалл может быть проведена ось симметрии (L), то это значит, что при определенном повороте около нее получается полное совпадение нового положения с прежним. Порядок оси определяется углом необходимого для такого совмещения поворота и численно выражается частным от деления 360° иа этот угол.

Очевидно, что при повороте на 360° совмещается сама с собой любая

фигура и, следовательно, ось первого порядка вообще ничего не характеризует. Для кристаллов характерно наличие осей симметрии 2, 3, 4 и б порядка. В частности, куб (рис. ХП-8) имеет 3 оси четвертого порядка (проходящие через середины граней), 4— третьего (через противоположные углы) и 6—второго (через середины ребер).

Суммарно симметрия характеризуется в кристаллографии (науке о кристаллах) следующей сводкой: 3LA4Lz6L29PC. Как видно из нее, куб обладает очень большим числом элементов симметрии. Идеально симметричной фигурой является шар.8-14

Ранее уже отмечалось (III § 8), что исследование внутреннего строения кристаллов стало возможным лишь после 1912 г. В настоящее время оно выяснено для очень многих веществ.15-32

Wo Тэътэ ©о©

!©°о!о ЪЪЪ ©©© Wo ©©©

Й Б в

Рис. XI1-9. Схемы ионной и молекулярных решеток.

Природа частиц, заполняющих узлы пространственной решетки кристалла (рис. 111-55), может быть намечена, исходя из основных типов валентной связи. Так, у построенных по ионному типу соединений кристаллическая решетка состоит из отдельных закономерно расположенных ионов (А, рис. XI1-9). Наиболее характерно для подобных решеток то, что каждый ион в равной мере относится ко всем непосредственно окружающим его ионам противоположного знака. Таким образом, индивидуальность отдельных молекул нацело теряется и весь кристалл является как бы гигантской единой частицей (III § 8). Напротив, у соединений ковалентного типа решетка состоит из отдельных молекул (В, рис. XI1-9). Схему Б рис. X11-9 можно рассматривать как промежуточный случай: хотя образование ионов здесь уже намечено, однако они еще связаны друг с другом в отдельные пары. Как следствие этого, такая решетка по своему общему характеру приближается к молекулярной, ™'34

Наименьший возможный объем пространственной решетки кристалла, еще вполне отображающий все особенности ее структуры, носит название элементарной ячейки. Весь кристалл в целом может быть построен простым прикладыванием таких элементарных ячеек друг к щругу по трем пространственным направлениям, как это схематически показано

с6

с

А /

н

9 ( ;

_ Л"

а

Рис. XII-10. Схемы построения кристаллов из элементарных ячеек.

Рис. XII-1I. Пример элементарной ячейки.

на рис. XII-I0. Поэтому для выяснения внутренней структуры того или иного кристалла достаточно знать форму элементарной ячейки, ее размеры и расположение в ней образующих кристалл частиц.

Рассмотрим в качестве примера элементарную ячейку, показанную на рис. XI1-11. Координатные оси а, Ь, с расположены для нее под прямыми углами друг к другу: а (т. е. ZaOc) — В (т.е. ЛЪОс) =у (т. е. jLfxOb) = 90°. Отрезки, отсекаемые на этих осях, также -равны, т. е. а = b = с. Этими соотношениями (а = 6 «= у — 90° и а ~ b — с) определяется форма рссматриваемой элементарной ячейки: она представляет собой куб. Размеры ее вполне определяются длиной одной стороны, обозначаемой в этом случае обычно через aw. Расположение частиц дается тремя координатами (а,Ь,с) их центров, причем за начало координат принимается угол ячейки, занятый одной из частиц.

Числовые значения координат выражают в долях соответствующего ребра элементарной ячейки. Так, для частиц О а К (рис. ХН-П) они будут соответственно (ООО) и (1/2 1/2 1/2). Кратчайшее расстояние между центрами обеих частиц (d) может быть вычислено на основании положений геометрии. В данном случае оно равно половине диагонали куба,

т. е. d — О.ба^ \/3 = 0,866ада.

Расположение отдельных частиц кристалла зависит прежде всего от химического состава кристаллизующегося вещества. При этом в случае ионного соединения важнейшую роль играет его тип (АБ, АБ2, А2Б3 и т. д.).

в

а

Для простейших бинарных (т. е. состоящих только из двух частей) ионных соединений чаще всего встречаются структуры, показанные на рис. XI1-12. Верхняя часть этого рисунка (/) дает ряд элементарных кубических ячеек, в которых черные и белые кружки отвечают ионам противоположного знака. Структура элементарной ячейки CsCl была уже рассмотрена выше (рис. XII-11). Складыванием ряда таких ячеек друг с другом (по плоскостям куба) может быть построен весь кристалл CsCl. Если ограничиться в нем объемом только самой элементарной ячейки, то последняя заполнится ионами так, как это показано в ниж ней части (//) рис. ХН-12. Подобные заполненные ячейки наряду с их основными характеристиками (углами, длинами ребер и координатами структурных элементов) обычно и приводятся в литературе.34

Рнс. XII-I3. Простая кубическая решетка.

Кристалл типа CsCl (иначе, типа центрированного куб а) состоит как бы из двух простых кубических решеток (рис. XII-13), заполненных в одном случае ионами Cs+, в другом — О- и вставленных затем друг в друга, как это показано на рис. XII-14. Из последнего видно, что каждый ион Cs+ окружен восемью равноотстоящими от него ионами С1~, а каждый ион С1~ — восемью ионами Cs+. Таким образом, координационное число (КЧ) решеток типа центрированного куба равио восьми. Для самого хлористого цезия аю = 4,11 и d = 3,56 А. .

Наиболее часто встречающейся решеткой ионных соединений А Б является тип NaCl (см. рис. XI1-12), элементарная ячейка которого содержит восемь ионов — четыре положительных и четыре отрицательных.

Каждый из 'них на наиболее близком к нему расстоянии (d = 0,5aw) окружен шестью противоположно заряженными (что хорошо видно для иона, расположенного на нижней части рис. XII-12 в центре куба). Координационное число решеток этого типа равно, следовательно, шести. Для самой поваренной соли аю — 5,62 и d = 2,81 А.

Решетка цинковой обманки (ZnS) представляет пример третьего характерного для ряда соединений АБ типа структуры. В ее элементарной ячейке (см. рис. XII-12) содержится также восемь ионов, но расположенных иначе, чем в ячейке NaCl. Координационное число решеток этого типа равно четырем. Расстояние между центрами противоположно заряженных ионов d = 0,433аю. Для ZnS имеем: аю = 5,39 и d = 2,33 А.36-41

Рнс. XI 1-й. Схема структуры CsCI.

Знание ядерных расстояний (d) в кристаллических решетках позволяет ставить вопрос об определении абсолютных размеров атомов и ионов. Принимая их за шарообразные, можно считать d равным сумме радиусов двух соседних частиц (точнее, их сфер действия). Очевидно, что когда обе они одинаковы, радиус каждой равен половине d. Если элемент образует кристаллическую структуру типа гигантской единой частицы (III § 8), этим непосредственно и дается эффективный радиус его атома.42"47

В случае ионных решеток положение осложняется тем, что делить d просто пополам нельзя. Имея значения d решеток ряда солей, для нахождения ионных радиусов необходимо предварительно определить, какая именно часть d приходится на катион и какая на анион. Не зная радиуса ни одно

страница 55
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280

Скачать книгу "Основы общей химии. Том 2" (12.92Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
автобус в аренду с водителем
утечка фреона из кондиционера
все филиалы где обучают на слесаря 3 разряда краснодар
увоп-кд-д-10-4-у2

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(27.03.2017)