1.2.2 Структуры
кристаллов. Структурные
мотивы.
Тип
химической связи определяет взаимное
расположение атомов в кристаллической
структуре. Так как связи преимущественно
электростатические, то каждый ион стремиться
собрать вокруг себя (координировать) ионы
противоположного знака. Наиболее сильные связи
соединяют ион с его ближайшими соседями. Число
таких ближайших соседей называется координационным
числом. Рассматривая ионы как
соприкасающиеся сферы, легко понять, что
координационное число зависит от размеров
координированных ионов, выражающихся отношением
радиуса катиона к радиусу аниона (Rk:Ra).
Если это отношение близко к единице, то ионы
располагаются в структуре в соответствии с
законами плотнейшей
упаковки: гексагональной
(2х-слойной) или кубической
(3х-слойной). В других случаях геометрия
расположения атомов в структуре будет более
сложной. В этом случае геометрический характер
структуры проще всего описать с помощью
структурных мотивов:
Координационный
- атомы распределены равномерно, не образуя
никаких конечных или бесконечных группировок.
Это структуры гомодесмические
(NaCl, алмаз, металлы).
Островной
- атомы собраны в отдельные конечные группировки,
внутри которых связи более сильные (расстояния
между атомами мало), а между этими группами связи
слабые (расстояние между ними увеличивается). Это
структуры гетеродесмические.
Островные структурные группировки могут быть
валентно-насыщенными (сера),
катионными и анионными (карбонаты).
В последнем случае связь внутри группировки - ковалентная, а
связь между катионом и анионной группировкой - ионная.
Цепочечный
- ковалентно-связанные группировки атомов,
соединяясь между собой (полимеризуясь), могут
образовывать бесконечные вытянутые в одном
направлении нейтральные или
валентно-ненасыщенные анионные цепи, связь между
которыми может быть остаточной (ван-дер-ваальсовой),
водородной или
через катионы. Такой структурный мотив
наблюдается во многих силикатах.
Слоистый -
бесконечные ориентированные в одной плоскости
валентно-нейтральные пакеты из прочно связанных
атомов одного (графит) или разного
сорта (гидроксиды) разделены на
слои, связь между которыми - остаточная
(ван-дер-ваальсова) или водородная.
Каркасный
- трехмерная вязь из атомных группировок,
соединенных вершинами, внутри которой имеются
большие пустоты. В отличие от координационных
структур атомы распределены в пространстве
неравномерно, даже если каркас нейтрален (кварц) и между атомами преобладает
один тип связи.
Знание структуры кристаллов имеет большое
значение для понимания физических
свойств минералов, таких как спайность, твердость, плотность,
показатель преломления и т. д.
Зависимость этих свойств от геометрического
структурного мотива является предметом
исследований ученых - кристаллофизиков.
Оглавление| Назад|
Следующая страница
|
