химический каталог




ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ, кристаллич. вещества, в которых сцепление между частицами обусловлено преимущественно ионными связями. Поскольку между ионными и полярными ковалентными связями существует непрерывный переход, нет резкой границы между ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫк. и ковалентными кристаллами. К ионным относят кристаллы, в которых связи между атомами наиболее полярны; в основные это соли щелочных и щел.-зем. металлов. ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ к. отличаются высокими температурами плавления, обычно значительной шириной запрещенной зоны, обладают ионной проводимостью при высоких температурах и рядом специфический оптический свойств (например, прозрачностью в ближней области ИК спектра). Они может быть построены как из одноатомных, так и из многоатомных ионов. Пример ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ к. первого типа - кристаллы галогенидов щелочных и щел.-зем. металлов; анионы располагаются по закону плотнейшей шаровой упаковки или плотной шаровой кладки (см. Плотная упаковка), катионы занимают соответствующие пустоты. Наиб. характерные структуры такого типа - NaCl, CsCl, CaF2. ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ к. второго типа построены из одноатомных катионов тех же металлов и конечных или бесконечных анионных фрагментов. Конечные анионы (кислотные остатки) - NO3 - , SO42 - , СО32 - и др. Кислотные остатки могут соединяться в бесконечные цепи, слои или образовывать трехмерный каркас, в полостях которого располагаются катионы, как, например, в кристаллич. структурах силикатов. Для ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ к. можно рассчитать энергию кристаллич. структуры U (см. табл.), приближенно равную энтальпии сублимации; результаты хорошо согласуются с эксперим. данными. Согласно уравению Борна-Майера, для кристалла, состоящего из формально однозарядных ионов:

U = -A/R + Ве - R/ r - C/R6 - D/R8 + E0

(R - кратчайшее межионное расстояние, А - константа Маделунга, зависящая от геометрии структуры, В и r - параметры, описывающие отталкивание между частицами, C/R6 и D/R8 характеризуют соответственно диполь-дипольное и диполь-квадрупольное взаимодействие ионов, E0 - энергия нулевых колебаний, е - заряд электрона). С укрупнением катиона возрастает вклад диполь-дипольных взаимодействий.

ЗНАЧЕНИЯ U ДЛЯ НЕКОТОРЫХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР

Для ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ к. выполняется правило электростатич. валентности Полинга: наиболее устойчивые структуры кристаллов те, в которых сумма "валентных усилий" каждого аниона S z/K (z -степень окисления, или формальный заряд, катиона, К - его координац. число) точно или приблизительно равна отрицат. заряду аниона. Так, в структуре шпинели MgAl2O4 каждый ион О2 - окружают три иона Аl3+ с К = 6 и один ион Mg2+ с К = 4; S z/К = 3 * 3/6 + 1 * 2/4 = 2. Это правило справедливо и для структур со значительной ковалентной составляющей связи. Наиб. полную информацию о химический связях в ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ к. дают рентгеноструктурные данные о распределениях электронной плотность r (r), где r - радиус-вектор. Так, в кристаллах NaCl функция r (r) имеет минимум, равный 70 е/нм3; эффективный заряд каждого иона (по абс. величине) близок к 0,9 е. Следовательно, ионы разделены в пространстве и удерживаются в кристаллич. структуре в основные электростатич. силами. Электронное распределение в каждом из ионов почти сферически симметрично и лишь на периферии возникает деформация электронной плотности (особенно у аниона). Ион Na+ несколько расширен, а ион Сl - сжат вдоль линии связи по сравнению со свободный ионами. Аналогичные эффекты обнаружены в др. галогенидах. Наличие вокруг каждого иона области с миним. r (r) позволило ввести понятие радиуса разделения Rразд (расстояние от центра иона до области r (r)миним по линии связи). Как правило, Rраэд для катионов выше, а для анионов ниже, чем значения классич. ионных радиусов (за исключением галогенидов Ag). Например, Rраэд для Na в NaCl 0,121 нм, для Mg2+ в MgO 0,092 нм (соответствующие классич. ионные радиусы 0,098 и 0,074 нм).

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
Купить дом или коттедж в поселке Агаларов Эстейт
наружная реклама недорого
park live 2018 москва купить билет
футбольный мяч nike купить

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
(18.12.2017)