Г.Б. Бокий - Кристаллохимия (1157627), страница 23
Текст из файла (страница 23)
162 изображена ст ру кт ур а ЖаС1, строение которой становится понятным, если мысленно разбить элементарную кубическую ячейку на восемь малых кубов (октантов) и распределить атомы (ионы) натрия и хлора по вершинам всех малых $22 кубов, строго чередуя их друг с другом.
Нетрудно также видеть, что отдельно взятые атомы натрия (правильная система точек, которую занимают атомы натрия) располагаются по узлам гранецентрированной кубической решетки. Атомы хлора располагаются по точно такому же закону. Эти две правильные системы только сдвинуты друг относительно друга вдоль координатной оси на величину а. С равным основанием можно считать «черные» шарики за атомы натрия, а «белые» вЂ” за атомы хлора, илк же наоборот.
В одной элементарной ячейке содержится 4 атома г(а и 4 атома С1. Кратко это записывается так: и =4. Величина и определяет число формульных единиц (в данном случае единиц МаС1) в ячейке. В литературе, однако, для выражения этой величины общепринят термин «молекула». В такой терминологии содер»кится принципиальная ошибка, которая вносит.болыпую путаницу и мошает правильному представлению о строении кристаллических веществ.
В кристаллах поваренной соли н е т обособленных двухатомных групп МаС!, которые можно было бы назвать молекулами. Исследование показало отсутствие таких молекул у подавляющего большинства неорганических соединений. В молекулярных структурах термины «формульная единица» и «молекула» совпадают.
Так, например, в случае кристаллической структуры бензола и=4 означает, что в одной ячейке содержатся 4 молекулы С«Н«. Федоровская группа структурного типа 1ЦаС! — РтЗт. Структурный тип СзС1 изображен на рис. 163. Он весьма похож на структурный тип а-Ге, В структуре а-г'е два одинаковых атома располагаются по вершинам кубической ячейки и в центре ее. В структуре СзС1 этн места заняты разными атомами (ионами).
Оба эти положения эквивалентны. С одинаковым основанием «белые» и «черные» ша- Рйа «ей Р С«(~Н Рне. $62. Структурный тпп 1«аС1 Рнс. 163. Структурный тпп С»С1 рики можно считать как атомами цезия, так и атомами хлора. Если совместить начало координат с центром тяжести атома цезия, то его координаты будут (000), а координаты атома хлора ('/« '/« '/«).
Ничего не изменится, если мы поместим начало координат в центре тяжести атома хлора. Тогда координаты атома цезия будут ('/и '/« '/«). Несмотря на большое внешнее сходство структурных типов а-Ее и СзС1, они существенно отличаются друг от друга. В структуре а-р'е имеется трансляция от вершины элементарного куба в центр его. В структуре же СзС1 такой трансляции нет. По этой причине элементарная ячейка в первой структуре будет объемноцентрпрованной, а у второй— примитивной.
Различны, конечно, и федоровские группы симметрии: /тЗт у а-Ре и РтЗт у СзС1. Химическое соединение состава ХпВ в природе обычно встречается в двух модификациях: кубической (цннковая обманка, или сфалерит) и в гексагональной (вюртцит). Структура цинковой обманки (рис. 164) очень сходна со структурой алмаза. Атомы одного элемента (безразлично, цинка или серы) занимают узлы гранецентрированной кубической ячейки, а атомы второго элемента — центры четырех (из восьми) малых кубов. Пустые октанты чередуются с заселенными во всех трех координатных направлениях, Оба положенпя так же эквивалентны друг другу, как зквивалентны положения, занимаемые атомами натрия и хлора в структуре г)аС1 или атомами цезия и хлора в структуре СзС1.
Структура сфалерита и структураалмазахарак,теризуются одинаковой решеткой Брава — гранецентрирозанной кубической. Однако их пространственные группы симметрии различны: РИЗт у алмаза и Г43т у сфалерита. На рис. 165 изображена структура вюртци та. Атомы одного элемента располагаются так же, как атомы магния в структуре металлического магния, т.
е. по вершинам гексагональной призмы, в центрах базисных граней и в центрах трех (из шести) тригональных призм, на которые мысленно можно разбить элементарную гексагональную ячейку. Атомы второго элемента располагаются в тех же трех, уже занятых атомами первого элемента, тригональных призмах и на всех вертикальных ребрах примитивных параллелепипедов.
Они занимают такие положения в структуре, что оказываются на равных расстояниях от четырех ближайших атомов первого злемента. Все положения, занятые атомами каждого элемента, составляют одну правильную систему точек. Обе системы, занятые атомами цинка и серы, эквивалентны между собой так же, как и в случае поваренной соли, СзС1 и др. Федоровская группа симметрии Рб»тс. Этот структурный тип иногда называется структурным типом цинкита ЕпО. На рпс 166 изображен с т р у ктурный тип никелина 1%Аз. Строение %Аз можно описать следующим образом: элементарная ячейка состоит из двух коротких гексагональных призм, составленных основаниями (такие ячейки часто называют «двухэтажными»); атомы никеля занимают все вершины и центры базисных граней каждой из этих коротких гексагональных призм. Всю ячейку, как обычно, мы мысленно Р гп (25 Ркс. Ж.
Структурный тнп сфалеркта Евб оЕп Я6 Ркс. 165. Структурный ткп вюртцита ЕпЯ (нлн цинкнта ЕпО) ФИ( ЯЯп Рнс. $66. Структурный ткп №Аз Рнс. 167. Структурный тнп ВЯ разбиваем на шесть трнгональных призм. Атомы мышьяка располагаются во всех шести призмах, по три в каждом этаже. Таким образом, в каждом этаже оказывается три призмы заселепнных н три пустых.
Под (и над) каждой заселенной призмой располагается пустая призма другого этажа и наоборот — под (и над) каждой пустой призмой первого этажа располагается заселенная призма другого этажа. Правильные системы точек, занимаемые атомами пикеля н мышьяка, пе эквивалентны друг другу, поэтому белые шары на рисунке символизируют положения, занимаемые атомами мышьяка, а черные — атомамн никеля. В этом существенное отличие структурного типа 1(1Аз от предыдущих. Федоровская группа симметрии Р6,(ттс. Последней структурой, рассматриваемой в этом параграфе, будет структура нитрнда бора ВМ (рнс.
167). Она весьма сходна со структурой графита. В ней имеются бесконечные плоские слои гексагональных колец. В каждом кольце трн верпшны заняты атомами одного элемента, а трн другие вершины — атомами другого элемента. В отличие от структуры графита кольца из разных слоев расположены точно друг над другом, прн этом по вертикали (вдоль оси третьего порядка) атомы бора и азота чередуются.
Следовательно, период повторяемости вдоль оси с равен толщине двух слоев. Федоровская группа Рбяь2. фт.йьеердааацаеааее анеле а коордааеааоааый ааогегрвааак Координационным числом данного атома называется число ближайших соседних атомов. Если речь идет о координационном числе иона, то подразумевается число ближайших окружающих его ионов противоположного знака. Если эти ближайшие атомы нли ионы соединить друг с другом прямыми линиями, то в общем случае Рис.
166. Координационное число 12 в структуре типа меди а — окружекве атома меди в структуре; б — коардввацвовлый многогралввк кубоокта- вдр Рис. ь69. Координационное число 12 в структуре типа магнии а — акружелве агама магния в огруктуре; б — гекеаговальлый акалог кубооктаедра; е — кубоокгаедр, поставленный ва оеь третьего лоряцка получится многогранник, носящий название ноординаг1ионного многогранника. Атом или ион, для которого производится подсчет координационного числа, располагается в случае высокой симметрии структуры в центре координационного многогранника, по вершинам которого расположены координированные атомы или ионы.
Легко подсчитать на модели цинковой обманки (см. рис. 164), что число ближайших соседних атомов будет 4. Каждый атом цинка окружен четырьмя атомами серы и каждый атом серы — четырьмя атомами цинка. Структура алмаза также будет характеризоваться координационным числом 4. В обеих структурах блюкайшие соседние атомы будут располагаться по вершинам тгтраэО- ра, т. е. координационный многогранник для обоих типов будет тетраздром. В структуре ХаС1 (ркс. 162) мы встречаемся с координационным числом 6. Каждый нон г)а окружен шестью ионами хлора, расположенными по вершинам онтаэдра. То же окружение характерно для ионов хлора относительно ионов натрия.
Структура %Аз гаккеле характеризуется координационным числом 6. На кратчайшем расстоянии от каждого атома никеля находятся шесть атомов мыпгьяка, и наоборот. Координационные же многогранники у ннх различны: у атома никеля — октаздр, у атома мышьяка — тригональнад призма.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
