Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » PDF-файлы » М.Г. Розова, Р.В. Шпанченко - Элементы структурной неорганической химии

М.Г. Розова, Р.В. Шпанченко - Элементы структурной неорганической химии, страница 2

PDF-файл М.Г. Розова, Р.В. Шпанченко - Элементы структурной неорганической химии, страница 2 Кристаллохимия (53309): Книга - 7 семестрМ.Г. Розова, Р.В. Шпанченко - Элементы структурной неорганической химии: Кристаллохимия - PDF, страница 2 (53309) - СтудИзба2019-09-18СтудИзба

Описание файла

PDF-файл из архива "М.Г. Розова, Р.В. Шпанченко - Элементы структурной неорганической химии", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "кристаллохимия" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 2 страницы из PDF

При этом,как и при размещении второго слоя, возникают две возможности: шарымогут занимать позиции либо типа А’, либо типа С. Если шары третьегослоя помещаются вабРис. 3. Трехслойная плотнейшая упаковка шаров одинакового размера: а)кубическая, б) гексагональная.позиции А’ (рис.3а), то этот слой оказывается в точности над слоем А.Присоединение следующих слоев по такому же принципу приводит кпоследовательности ...АВАВАВ..., называемой гексагональной плотнейшейупаковкой (ГПУ). Если же шары третьего слоя располагаются в позициях С(рис. 3а), то все три слоя оказываются смещенными друг относительнодруга, и последовательность их упаковки начинает повторяться лишь сдобавлением четвертого слоя, который располагается точно над слоем А.Обозначив положение третьего слоя символом С, получаем8последовательность слоев типа ...АВСАВСАВС..., называемую кубическойплотнейшей упаковкой(КПУ).

Отметим, что тетраэдрические пустоты в случае ГПУ и КПУрасположены в пространстве по-разному. В ГПУ две тетраэдрическиепустоты могут быть построены на одной тройке шаров слоя В, вершины ихабРис.4. Взаимное расположение тетраэдрическихгексагональной (а) и кубической (б) плотнейших упаковках.пустотвнаправлены в противоположные стороны, а соединяются эти два тетраэдраобщей гранью, как показано на рис.4а. В случае КПУ тетраэдры соснованиями в слое В и вершинами, направленными в разные стороны,имеют общее ребро (рис. 4б).Очень многие металлы и сплавы образуют плотнейшие упаковки.Например, щелочные металлы кристаллизуются в виде кубическойплотнейшей упаковки, Be, Mg, Ca, Y, Ti, Zr образуют гексагональнуюупаковку.

Это кажется вполне естественным, т.к. в данном случае вобразовании кристаллической структуры принимают участие атомы одногоразмера. Но, как будет показано в дальнейшем, использованиепредставлений о плотнейших упаковках оказывается очень полезным и приописании структур, в состав которых входят частицы разной природы.На самом деле, плотнейшая шаровая упаковка (ПШУ) являются неболее чем моделью для описания структур, т.к. в реальных структурахразмеры атомов или ионов обычно отличаются друг от друга. Но модельПШУ, несмотря на оговорки, продолжает оставаться очень полезной нетолько для описания строения кристаллических соединений, но и дляпонимания взаимосвязи между различными структурными типами.9Структурный тип NaCl.Хлорид натрия кристаллизуется в кубической сингонии с параметромгранецентрированной элементарной ячейки а= 5.620Å (a=b=c).

Поместиматомнатрияввершинуэлементарнойячейки.Тогдаатомы Na в элементарной ячейкеимеют координаты (в доляхпараметровэлементарнойячейки): 0 0 0, ½ ½ 0, ½ 0 ½, 0 ½ ½(последние три набора координатcсоответствуют положению атомовClв серединах граней, т.к. решеткаbNaгранецентрированная).В этот ряд включен толькоодин атом с координатами 000,Рис.

7. Элементарная ячейка NaCl и посколькудругие,имеющиекоординационныеполиэдрыионов. координаты 100, 110 и т. д.,Выделенные квадратиками атомы натрия связаныснимвектороми хлора имеют координаты (0 0 0) и (½ ½ параллельногопереноса,½), соответственно.соответствующегопараметруэлементарной ячейки, и их можно считать вершинами примыкающихэлементарных ячеек. Аналогично: из двух атомов, лежащих на каждой парепротивоположных граней, в этот ряд помещен только один, посколькувторой эквивалентен ему и связан с ним операцией трансляции на длинуэлементарной ячейки в соответствующем направлении.

Анионные позицииимеют следующие координаты ½ 0 0, 0 ½ 0, 0 0 ½, ½ ½ ½.Структура хлорида натрия показана на рис. 7. Согласие между числоматомов в элементарной ячейке и молекулярной формулой осуществляетсявведением понятия числа формульных единиц Z, т.е. количества“молекулярных" фрагментов (в данном случае NaCl), входящих вэлементарную ячейку. Для определения числа формульных единиц надоподсчитать, сколько атомов Na и Сl содержится в элементарной ячейке.Атом Na, расположенный в вершине куба, принадлежит одновременновосьми элементарным ячейкам (его вклад равен, соответственно, 1/8).Таких ионов в ячейке 8, как и вершин куба.

Каждый атом в центре гранипринадлежит двум ячейкам (его вклад в данную ячейку равен ½). Такихатомов 6 (по числу граней куба). Значит, в одной элементарной ячейкехлорида натрия атомов Na 8×1/8+6×1/2=4. Аналогичный подсчет атомовCl приводит к такому же значению, что и следовало ожидать изсоотношения натрия и хлора в формуле соединения, а Z=4.Ближайшее окружение атома Na составляют 6 атомов Cl наa10расстоянии, равном половине параметра элементарной ячейки. Точно такжеи каждый атом Cl окружен шестью атомами Na. Таким образом,координационные числа натрия и хлора в этой структуре одинаковы иравны 6, а координационными полиэдрами, т.е. геометрической фигурой,которую образуют противоионы ближайшего окружения, являютсяоктаэдры.ClNaClNaРис.

8. Соединение октаэдров [NaCl6].Рис. 9. Слои атомов Cl в структуреNaCl.Именно октаэдр удобно принять за структурную единицу примоделировании структуры NaCl. Пусть в вершинах октаэдра расположеныатомы Cl, а внутри него—атом Na. Пространственное строение становитсяпонятным из характера соединения полиэдров. Решетка NaCl образованаоктаэдрами, которые соединены ребрами (каждое ребро принадлежитодновременно двум октаэдрам).

При этом следует уточнить, что в структуреNaCl, где характер связи близок к ионной, невозможно выделить реальносуществующий октаэдрический фрагмент NaCl6. Соединение октаэдров[NaCl6] (рис.8) ребрами при образовании решетки не приводит, однако, к100%-ному заполнению имеющегося объема; между соединеннымиоктаэдрами образуются тетраэдрические пустоты.В структурном типе NaCl кристаллизуются многие галогениды,гидриды и оксиды металлов общей формулы МеХ или МеО, например,MgO, CoO, LiCl, RbI и др.Структуру NaCl, а также многих других соединений, в которыханионы имеют больший размер, чем катионы (rNa+=1.13Ǻ, rCl-=1.81 Ǻ),можно рассматривать как образованную из плотнейших слоев анионовхлора, уложенных по принципу кубической плотнейшей упаковки(…АВС…).

Атомы хлора одного слоя на рис.9 соединены сплошнымилиниями. Слои расположены перпендикулярно оси третьего порядка(любой из четырех, характерных для группы симметрии куба), котораясовпадает с объемной диагональю кубической элементарной ячейки,выделенной штриховыми линиями на рис.9. Все октаэдрические пустоты в11плотнейшей кубической упаковке анионов хлора заняты катионами натрия.Оцените значение параметра элементарной ячейки SrO , еслиrSr =1.30Ǻ,rO2-=1.40Ǻ.Сравнитеполученноезначениесэкспериментальным а=5.160 Ǻ.

Нарисуйте схематически расположениеионов Sr и O в элементарной ячейке, определите координационные числа икоординационные полиэдры каждого иона.2+Если в плотнейшей кубической упаковке анионов октаэдрическиепустоты свободны, а заняты тетраэдрические междоузлия, возникают новыеструктурные типы.Структурный тип сфалерита ZnS.Сфалерит (одна из полиморфных модификаций сульфида цинка)кристаллизуетсявкубическойсингонииспараметромгранецентрированной элементарной ячейки а= 5.345Ǻ, Z=4.

Поместимсульфид-анион в вершину элементарной ячейки. Тогда анионы вэлементарной ячейке имеют координаты:0 0 0, ½ ½ 0, ½ 0 ½, 0 ½ ½.Катионы цинка находятся в позициях с координатами:¾ ¼ ¼, ¼ ¾ ¼, ¼ ¼ ¾, ¾ ¾ ¾.Структура сфалерита представлена на рис. 10а.Рассмотрим, как описывается структура сфалерита в терминахпространственных полиэдров. Координационные числа цинка и серы равны4. Координационным полиэдром обоих ионов является тетраэдр. Структурусфалерита можно представить в виде трехмерного каркаса, образованноготетраэдрическими группировками ZnS4, соединенных между собойвершинами.

Каждая вершина— общая для четырех таких тетраэдров. Этообусловлено тем, что центральный атом в тетраэдре в решетке,построенной из фрагментов ZnS4 является вершиной тетраэдра вальтернативном способе описания структуры через фрагменты SZn4.Элементарная ячейка сфалерита в виде соединенных вершинами тетраэдровZnS4 изображена на рис. 10б.12SZnабРис.10. Элементарная ячейка ZnS (а) и представление ее в виде каркаса изтетраэдров ZnS4 (б).Традиционно структуру ZnS с позиций ПШУ представляютобразованной плотноупакованными слоями анионов серы, в которойполовина тетраэдрических пустот занята меньшими по размеру катионамицинка( rS2-=1.84Å, rZn2+=0.74Å).

Это становится более наглядно, еслиразбить кубическую ячейку на восемь кубиков, как показано на рис. 10а.При этом видно, как образуются тетраэдрические и октаэдрическиепустоты. (Октаэдрические позиции расположены посередине ребер и вцентре объема ячейки. На рис 10б октаэдрическая пустота образуетсямежду четырьмя заштрихованными тетраэдрами.) В таких кубиках анионызанимают только четыре из имеющихся восьми вершин, образуя тетраэдр, ав середине между ними образуется тетраэдрическая позиция. Разделениеэлементарной ячейки на октанты не только позволяет непосредственнопредставить тетраэдрические позиции, но и облегчает вычисления такихпараметров тетраэдра, как длина связи, угол между связями и т.д.

Кструктурному типу сфалерита принадлежат структуры таких соединений,как, например, CuF, CdSe, BeS, GaP.Из последовательного рассмотрения структур сфалерита и каменнойсоли видно, что они принципиально очень близки. Обе эти структурыможно рассматривать как плотнейшую кубическую упаковку анионов, вкоторой пустоты заняты катионами (в NaCl- все октаэдрическиепустоты, в сфалерите – половина тетраэдрических пустот). Поскольку вПШУ на каждый образующий ее атом приходится одна октаэдрическаяпустота и две тетраэдрические, то такой процент заполнениятетраэдрических и октаэдрических междоузлий в структурах каменной солии сфалерита соответствует соотношению катион:анион (1:1) встехиометрических формулах соединений.13Структурный тип флюорита CaF2.Некоторые структуры можно представить как образованные слоями сплотной упаковкой катионов, между которыми находятся анионы. К такимструктурам можно отнести флюорит CaF2.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5075
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее