Г.Б. Бокий - Кристаллохимия (1157627), страница 67

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 67)

Теперь можно перейти к самому распределению элементов по подгруппам. У1П-Ь подгруппа включает все благородные газы. К ЧП-Ь подгруппе, кроме всех галогенов, бесспорно относится также и водород. В У1-Ь подгруппе находятся элементы, удовлетворяющие, как и в предь<дущих случаях, правилу в".=8 — <Ч, а также О и Ро. Элементы Ч-Ь подгруппы характеризуются молекулярными слоистыми структурами с расстояниями между атомами в слое меньшими, чем между атомами из разных слоев (Х, Р) . Элементы У-а подгруппы — У, ХЬ и Та, в отличие от вышеуказанных, кристаллизуются в объемноцентрированных кубических структурах.

1У-Ь подгруппу составляют С, 81, <»е, Яп н РЬ с характернымн алмазными структурами (координационное число 4) для большинства из них. Отнесение углерода и кремния, как это делается некоторыми авторами, к подгруппе Т1, Хг, Н1 и ТЬ, имеющих типичные металлические структуры с координационным числом 12, следует признать совершенно неправильным. Как было сказано выше, в подгруппу П1-Ь по ряду кристаллохимических сообрая<ений мы относим В, А1, Са, 1п и Т1.

Эти элементы имеют в том илн ином отношении аномальные кристаллические структуры. От них отделяем подгруппу П1-а — Яс, Ч, 1 а. Принадлежность В и А1 к подгруппе Са, а не Яс, можно подтвердить, также сходством наружной электронной оболочки, т. е. пользуясь методом, аналогичным методу Некрасова. В самом деле, строение наруя<- ной оболочки у В, А1 н Са будет 2«'2р', Зз'Зр< и 4«»4р<, в то время как у Яс — 8<1<4«'. Соответствующей разницы у элементов П группы нет, поэтому этот критерий в данном случае не может быть принят во внимание. Во П группе Хп, С<( и Нд как вещества, имеющие аномальные металлические структуры, удовлетворяющие до известнойй степени правилу К = 8 — У, составляют подгруппу Ь; Ве, Мя, Са, Яг и Ва составляют подгруппу а и характеризуются нормальными металлическими структурами.

1-Ь подгруппа (Си, Ая и Ап) характеризуется гранецептрнрованными кубическими структурами; 1-а (Б<, Ха, К, ВЬ, Сз) в обычных условиях — объемяоцентрированнымн. Минимальные мел<атомные расстояния у элементов подгрушгы Ь (2,55; 2,88 и 2,87) также резко отличаются от соответствующих'расстояний у элементов подгруппы а (З,ОЗ; 3,71; 4,62; 4,87 и 5,26), что, впрочем, характерно и для других групп. Таким образом, по структурным кристаллохимическим данным 1-<», П-а, П1-Ь, 1Ч-Ь, У-Ь, Ч1-Ь, ЧП-Ь и УШ-Ь подгруппы являются главными, остальные — побочными. ф и.

«» влаеевфявацва хнмичееввя ееедавевий Прея<де чем говорить о классификации химических соединений, необходимо сгруппировать химические элементы в периодической системе Д. И. Менделеева, т. е.провести в таблице какие-то «границы» между элементами„которые объединили бы более близкие друг другу элементы и разделили бы более далекие. <ве Проведение любых границ в таблице, конечно, условно. В зависимости от внешних условий и от окружающей среды один и тот же элемент будет проявлять себя по-разному: в одних условиях он может быть близок к одним элементам, в других условиях — к другим.

Проведение резких границ — неизбежный недостаток всякой классификации. Может быть по этой причине до сих пор в химии нет одной какой-либо общепринятой классификации химических соединений. Однако выделение н совместное рассмотрение определенных групп соединений неизбежно. Отдельно рассматриваются всегда соединения металлических элементов с неметаллическими элементами, отдельно рассматриваются и органические соединения. Некоторые авторы предлагают класть в основу классификации тип химической связи. Недостатки этой системы были выше обсуждены (см.

стр. 209). Автор данной монографии положил в основу классификации периодическую систему элементов Д. И. Менделеева, Тот факт, что некоторые из групп или областей соединений по этой классификации совпадают с группами, принятыми другими авторами, не может считаться ее недостатком или слабой стороной. Напротив, поскольку целью всякой классификации является выделение и группировка сходных по свойствам химических соединений, то совпадение (частичное или полное) для определенных групп соединений вполне возмоясно. Таблица Менделеева позволяет для подавляющего большинства соединений сразу находить область, в которую входит данное соединение, или же она допускает выбор одной из двух областей для переходных по свойствам соединений. Последнее обстоятельство лежит в самой природе элементов, составляющих зти соединения. Их «пограничное» поло- 376 жение обусловливает то, что они легче других реагируют на внешние воздействия и, в зависимости от условий и среды, проявляют свойства то одной области соединений, то другой.

Ясно, что описывать такие соединения следует в одном месте (с одной группой соединений), но ссылка на это описание обязательно должна иметься и при описании другой группы соединений. Иногда удобно рассматривать группы переходных соединений отдельно, после описания значительно ббльших по объему групп типичных соединений. При проведении границ в периодической таблице нужно считаться с особенностями кристаллических структур простых веществ. Однако слишком формальным и поэтому неправильным было бы положить в основу классификации структурные типы. Один и тот же структурный тип также может быть обусловлен различными причинами и поэтому может быть характерен для совершенно разных по своей природе простых или сложных веществ. Так, например, металлическая медь и аргон кристаллизуются в структурном типе плотнейшей кубической упаковки; ХаС1 и ВпВЬ имеют весьма близкие структуры; одним и тем же структурным типом характеризуются СзС1, ВеСи, ВаСд и т.

д. Правда, сходные между собой химические соединепия кристаллизуются обычно в одинаковых или близких структурных типах, поэтому игнорировать структурные типы при классификации нельзя, по необходимо помнить, что число структурных типов во много раз меньше числа химических соединений и поэтому одни и те же структурные типы могут встречаться у разных по своей природе химических соединений. Ясно также, что сходные по своей природе химические соединения, особенно те, которые кристаллизуются в одинаковых или близких структурных типах, будут иметь, в частности, один и тот же или, по крайней мере, близкий тип химической связи, Но этот факт будет уже вторичным, подчиненным. Он будет являться следствием принятой классификации соединений, а не ее основой.

Это не значит, конечно, что природа химичеческой связи будет игнорироваться. Этому вопросу необходимо уделить прн описании определенных областей иля групп химических соединений должное внимание. й и. Класеифиаааии даеяиых (бииариых) и белее елеыиых химических еоедииеиия Какие же границы можно провести в периодической таблице химических злементов3 Какие имеются в таблице области, объединяющие наиболее близкие между собой химические элементы7 Важнейшая вертикальная граница в таблице проходит через элементы 1Ч-Ъ подгруппы (рис. 271).

Структуры большинства элементов 1Ч-Ь подгруппы подчиняются правилу К = 8 — Ж, но в отличие от элементов, стоящих от границы справа, структуры их гомодесмические, и в этом отношении они сходны с металлическими элементами, находящимися слева от границы. Итак, справа от границы располагаются элементы с гетеродесиическими структурами, подчиняющиеся правилу К = 8 — У, слева — элементы с гомодеомическпми или почти гомодесмическими структурамп, не подчиняющиеся строго правилу К = 8 — Ф.

Сами же элементы 1Ч-Ь подгруппы имеют черты тех и других: с одной стороны, их структуры являются гомодесмическими; с другой стороны, большинство из них подчиняется правилу К = 8 — Л. Двойственность природы этих элементов сказывается, конечно, не только в структурах их простых веществ, но и в ряде других химических свойств.

Так, например, в таких соединениях, как ЭпОз и РЬОа кристаллизующих- ся в структурном типе ругила или РЬРа кристаллизующихся в струк- турном типе флюорита (Сагыз), эле- менты 1Ч-Ь подгруппы играют злек- троположительную роль. В таких же соединениях, как, например, МкзЯп или МйзРЬ, кристаллизующях- ся в структурном типе антифлюори- та (гзааО), те же элементы 1Ч-Ь подгруппы играют электроотрица- тельную роль. Граница, проходящая по углероду, обозначена пунктиром, так как для углерода гораздо более характерной будет структура графита, а не алма- за. Все же сказанное выше относит- ся к структуре алмаза.

Справа от этой границы ун<е не встречается «металлических» струк- турных типов, Следовательно, граница, проходя- щая через 1Ч-Ь подгруппу, отделяет металлические элементы (металлы) от неметаллических (неметаллов). Установления одной вертикальной границы уже достаточно для про- ведения первого деления бинарных химических соединений на три области.

1) Область интерметаллических со- единений, т. е. соединений элементов, находящихся слева от грашщы, меж- ду собой. 2) Область соединений металличе- ских элементов с неметаллическими. Эти соединения обычно подчиняются правилам валентности и составляют главный предмет изучения неоргани- ческой химии и минералогии. Поэто- му мы будем называть эти соединения неорганическими, пользуясь этим термином в более узком смысле сло- ва, чем это обычно принято. Объединение этих двух групп в од- ну, как это делается многими автора- ми, на том только основании, что все зти соединения не являются орга- ническими соединениями, непра- вильно.

Характеристики

Список файлов книги