Г.А. Миронова - Конденсированное состояние вещества - от структурных единиц до живой материи. Т1 (1119317), страница 42
Текст из файла (страница 42)
В »вето»»к»»рем» игесстио - 15 ООО неорганических и — 80 000 орггничесник крнспщличе. саик струкгур ат простых вешесш ло белюв, нуклеиновых яисгюг и вк(усов, Псиное предста»шине о «Ристщличесиэй структуре включает в кбя стати ч соме и винам ичсеюе се аппо»и«с. В сшаюич иком алисон«и криаталли юскив структуры «иассифиниРуют цо химическому гюставу, типу хим» ~сскай святи, в»а»мной «оорлигкпии»томов (сгюистые, тгеншэе, мркэсиьк, каор!!пни»ионные), распре»еленик элсатронной гиюпюсм в ма« ышернам щюстранстее. При этом ап«сании рассматривается стетичесжк пкктраиагщннае расположение «таынык ядер (усредненное по времени). Взаимна» ктюрдинання харакюРизуется симметрией, парамет!жмн межшомных р»сото»ний, вьленпшх упю», кгюрдннатамн ядер.
У олпэго я тога же по составу вешаатв» может бьль несколько кристэлличес»их фю (нолвморфагм). Например, сушсатьуюг лве молификашги железа: и-желе»о, имеющее Оцк структуру при т < 911'С н ти»щэа, имеющее ГЦК стр)науру прн Тэ 911'С. Ниже р»осы»трепы модификации твердого угггеротга. В то же время разные»ешества могут иметь оликгковую кристюлическую структуру (июмарфиэм). При дипомичсслим оииеаиви уьаэываюшэ средне«в»лратичные смешения иг поюжеиня равновесия ((иэ) (амплитудь1) н частоты колебаний «томов в Раки«ныл направлениях. В лнн»мической малели атомы изаб(кжанжя в вид» "теп»оных э» чипсаидо»" (рис.
3-1), предсппл»юшик собой павсрхшкть, внутри .»горой ьтомгик яд)ю находится с аеравтно. стыа Н. гю при гау со о р» шкл еи ш оентрл маи саатвектвует л»ине осей эллипсоида - 1,59 Г(ггэ) . Размеры чтшиисоида »»висят ат тем»ар пуры 7: На рнс. 3-1 иэсбрмены тюлавь~е э»лилсаилы»л» атома« в струшу(к Р-ацетилен-бнс(циклогкнцщнена) нике»» при Т=д(у)К (и) и 77 К (б) Раэмеры эллипсаидов, тражагошие среди»к»а»ршпчиые аткло. кения атамгм иэ положений равно»сои», увеличиваютси с ростом температуры.
В молекулах и»мадиева, расположенных на рисунке спея» и справа от и«абра»килой в центре молекулы ацетилена, эллилсаилы атомов углерода, бюриируюиип циклическую юру«туру молекулы ьснтаднена, пре. восходят па своим раэмерам аодоралньк эчлипюнлы. В то же щгсмл н 242 Чдстй Л Кл. ЬК Кюпваллячешы сюдукяоую ееи!есме ! молекуле анетилена !см.
12.11, ч. 1) аюуапия обрэтзп». Пасюльку «гомы уг- 6 6 лерга«ыегка свюавь! »ют с «ругам двойной связью. а амыитула колебаний приблизителыю обрапю црш норционвльиа силе связи а мсжлу атомами, зо в мале«улс »пети»сна тепловой эллипсазш углерода имссг меньшие рюмеры, юм запорола Анализ лифралциоппод к«)пилы, позщюнм 6 най в холе элппрозннрафн юскопз экппримента, показьишег по амплитуд« кыебзний имеет пор«лак б деситмх и соз ых полей внг. стрема ыя «шплеитвых и Рис. 3-! те ю~с элли»соилы няни счо ыепшлических связей Пю П- б !» "кзз ') """" КОО3 0,!3)А лл» ме па ! )ООК(а)ну)К(б) чески« нссрганичес«нх кристаллов) и впзрасшет в 2 3 раш при переходе к ко«влеплю ие свяшнным атомам ((0,2 0,3)( лри аадоролннх или ван-лер-ызльсаескнх связлх в арганиюских «ри.
сшлллх). Тепловые эллипсоилн хара«терюунп как силы химич скы авяюй, тлк н а«юо!ропню свойств ьргютвллнческой структуры. Олнако динам«чаек«» модель нс дает описш~и» мпювеннай структу. ры Шзишвлла н линамик смены зтнх мгновенных структур. Это ызможио сделан, при рассмотрении колебаний всех атомов в вристалле квк единой, нзанмасввзангюй от«темы на хенове «вазичастнчшио приблю«сная (гл. ЧВ. В этой главе аегваовимся более полрабна ю !Татичышш дппйыиии Па т пу «р стзллической структуры вещества разцсляюзсв нв два класса: гомолесмлческис (ксорлинациогизьп) и гетеролесми !если«, широьп раслрастрененные среди природсабразуюших мине)шю«. В гоналесмической (ш чю.
ьопкь — рдйю«тюшюй, сходный, единый, безпхж — связь) кристаллической структуре есе ипшы соединены олннаковымн химическими связями (илннньковалеитными илн металлическими), абрюую шими пространспюины!г каркас. Гстервдесмззчасшзе (от греч. Ьщсгоь — другой, гной, «разно...в) структуры состоят из отдельных фрмменюв (асцювл, певи, слои, каркасы), внутри «аторьж атомы жестко свюаны, чаще «сего ювюювтиымн связями, а меды собой фрагменты взаимодейству«ж мюнпсльпо скабсе.
Например, лля ьрнсгвллических структур ген«ура и сгдена «ар««терно ювмчпе зигзагообразных юоочек из «томов (рзп. 3-2!. Более гющюбно струкзуры гстеродесмичеп«ио зила будут рассмотрены зп примере лрирошюбразую щих крнсюлличесю« структур. Как правила, чем проша химичеппя формула Ввщсетаз, тсМ ВЫШЕ СнымстРИ» Ета КРИСта«ЗИЧЕ- Р 3-2. Струк ззп сый стркпурьь Мш»влн имеют Шбшчсск)ю илн тпюр шксиганалызую структуру с платной упаковкой.
Усложнение химичссый формулы привалит к увеличенюо р«змеров элементарно« ячейки и понижеиию симметрии. Так молекулярные крисвшлы почти щетка атиоопс» к низшим си«го«ням. Очень сильное влияние на характер струзпуры оказывают примеси и условия рыта кристаллов. При неравно«саны« условиях кристаллюации могут абразовывапав нитевидные. деилритные отру«туры. В зависимости от па плп й вски» сг ы з ел»ются на с л зе пы: исззз с ковалепгной свя и нные ческие и апек л» иые к нсталлы. Следует жмегигь, что пракгичесни ыегда в «риствлличсских структурах реалпзуетш олгювременно нескснько рвыичиых форм «имичсска! а связыеани».
03.1. Кршстпцлы с кппппептной свпзью Чисто «оввлентная сюпь кирвкюрна тозька для криспшлов, построенных из олинаковнз атомов. В общем случае, благодаря вазншнющей гюлярнаази юпвлентной связи, к ней прнмешиваета» ионна«юмпанелта связи. Структура ювш!ситных вриьтачлов апрелю!яегс«ориентацией пеь риднык орбит«лей, то есть ырактерюуется сцюгой напрлвлешюап,ю связей.
Кроме того, благаючэл насыщенности ювалснзных связей, го есть оцзанззченнали числа связей (ограниченности числа «алензиых электронов), в чиста «овыенгнык «ристылах шсутствуст плотна» !и»каина. Для иоваленппш «ристллла» характерна пзмадюмичаекая структур». Из простых веществ каылеитнае тетраэдричссюе строение имеет елмаз (и его анвлапз бз. Ое и В), юордииационинм шюиэлром «старого явлветс» икасазлр (рис.! — 20), К ко»а!ситным кристылам оп«шатоя биюрнме соединения иеметаллоа друг с друпш и немета»зов с перекидными металлами, а также более слажныс атруктуры, например, мадификанин БКК 245 ЧЗСГЬ и Таблица Н!-1 ур«гргыг Рассмотрим основные стр)«гурине особенности яовалентных ш»гота«лов иа рн «ре несмшькик молифиьвннй у!юрова.
ЗЛ.! Крас«пил ические сер!птуры углерода Углерод — основы» состешжюнгая всех живых организмов, грина. яцатый элемент но расгйлктраишовспт на Земле, включая лнюсферу, атмосферу и птврссферу, Встречается ык в свсбодтюм виде (алмаз, графит, карбин). так и в связанном состоянии. жтм и Дюгаз — трехмериа» крктмшическы структура Наймы (рис 3-3«). В результате 2«р-гибридизации яажрый атом углерода нахоюпся а ценцм правияынко 'ге цшплр«и связан с четырьмя друпзми атомами С, рзспшю.
хыпыни в его яернввпх. Расстояние С вЂ” С составляет 1,54 Д. й °... РНг ! гр ! ф ю й 1 ф й 1 Н гв Рнс. 3-3 Тре крны крист спи сгр)«тур« ажпм (а) Д посс« л «н я паси ю )ЦК- р ешк (б) — пуки сд ГЦК- полз аки «сер зз «1:ен я уп 1« ла гансснтел а ГЦК по»реви:ткн «Сс» «гомо» «ло арссгр я яи«й лиапниы; (в) — прыавележм а л ГЦК рем с баюми нз л зх апис С 0 леьш.м ялом Зяя ря мв омов~ см- е~вую нсн рям Га ей, 6 с -., е з им ГЦК-рошетк На Ргк.
3-3 6 показан вид сееР«у на эдементарную я юйк, в ~рыл женнУюнаРис.З-За.Ц фРыиаРис.3-3 окшнгатшиюигиргк 3-36 Гл (а. Крнгыаош еамя ал ч )ую еемег « втйцяг «Гз)жко». обозна»моши« ппг ги «с»ерова. «оыычпшуют «х оп|оситслыгым «осрдинатам з)а, причем 'поим с коорлинатамн =и, проекции ьпторых спвпаля л с ксордигптвми атомов в псссжкзи «=0, на рнс.
3-3 б, а не указаны. Сзруктуру алмаза можно предо мнить двумя способ«ми Во мре «ак лве игкнтичные гранецснтриронаиньк пгшрешетки, с!!в иутые врут ыноситыыю лрюа «лопь п!юстратктеенной диягонаян «уб» на рясстояние четверти шины этой яиагонали. На рнс.З-З б атомы одной поврснктнн обозначены белыми «ружымк лр)той — серы н. Во-еморык — как алто гранецентрироынную рсшепэ с бюисом нз 1!! »аул олинаыпых атомов 000 и — †. На рис. 3-3 е атомы. «осташ!»юшке 444 шшн базис, обведены овалом, при !ем свсглыс овалы находятся в узлах гранецснтрирсяанной «чей!«Ш а серьк — в венграх граней. В этом саучы зи элемензарн)ю ячейку прихпдигсв й атомов.
Координашюннсе число в алмазе равно 4, а 12 аксвей сзклуют за блиашйшими оке»ямы. Решетка нс огнссикя к числу плотных, т.ь. маыгзмальный опюсшелыый ванный обьсм составляет 034, те. примерно 46% ог величины коэффициент» заполнения плотно. уши павии их структур. Элементм, «мсюшне структуру типа алмаза, прелшавыны в заба. РЦ 1. В графите все атомы угле(юда расположены в плес«ик двумериьп словх, связанных друг с другом дисперсионными ан-дер.ваальсоескимн синями (рис. 3-4 а). Рессгсянне между слоями равно 3,35 Л. Кажлмй атом упирала зя счет 2»рйптбрилизвции образует ~рн тле»яви, распсловкнные в одной плссксшм под углом 12(Р отнссителыю друг ярую, образуя таким образом ге«сагональную сетку, причем ынзры шссгнугсльни«ов остаются пустыни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
