8.3 Доля заполненных пустот

При описании структур в терминах плотнейших упаковок необходимо найти ось L₃ и относительно нее рассмотреть слои атомов, определив при этом тип плотнейшей упаковки (если она существует). Если структура ионная, то определяется доля заполненных тетраэдрических и октаэдрических пустот по следующей схеме:

- Z иона, занимающего вершины ячейки, приравнивается к N (числу шаров упаковки);

- Z иона с координационным числом 4 приравнивается к К (ионы, занимающие тетраэдрические пустоты);

- Z иона с координационным числом 6 приравнивается к L (ионы, занимающие октаэдрические пустоты).

О=N

T=2N

Доля заполненных тетраэдрических пустот будет равна К/2N.

Доля заполненных октаэдрических пустот будет равна L /N.

Глава 9. Типы физико-химических связей в кристаллах

9.1 Типы кристаллических структур

В зависимости от характера химической связи выделяют следующие типы кристаллических структур:

-с металлической связью;

-с ковалентной (гомеополярной) ;

-с ионной (гетерополярной);

-с остаточной или ван-дер-ваальсовской;

-с водородной.

Если в структуре присутствует один тип связи, кристаллы называются гомодейсмические, смешанный тип связи – гетеродейсмические.

9.2 Металлический тип связи

Основан на обобществлении (коллективизации) валентных электронов всех атомов, которые не связаны с определенными атомами и способны передвигаться по всему объему кристалл. Валентные электроны образуют своеобразный «электронный газ». Кристаллическую решетку можно представить как упорядоченное расположение положительно заряженных ионов ( катионов ) по узлам решетки, погруженных в электронный газ.

Металлическая связь сферически симметрична, ей присущи большие координационные числа (12 или 8), плотные и плотнейшие упаковки. Металлические кристалла непрозрачны, обладают высокой отражательной способностью, характеризуются металлическим блеском, имеют высокие значения тепло- и электропроводности.

9.3 Ионная или гетерополярная связь

Осуществляется взаимным притяжениям положительно и отрицательно заряженных ионов. Она обусловлена стремлением атомов металлов отдавать, а неметаллов – присоединять внешние электроны. В узлах ионной решётки расположены + и – ионы, чередующиеся между собой и электростатически взаимодействующие. Кристалл представляет собой как бы одну огромную молекулу. При этом каждый ион окружен максимальным количеством ионов противоположного знака. Поэтому для этих структур характерны средние и относительно высокие координационные числа (6 и 8) и нередко встречаются плотнейшие упаковки. Этот тип связи весьма распространен среди природных и искусственных соединений (галогениды, оксиды, силикаты, соли неорганических кислот).

Физические свойства кристаллов – высокие температуры плавления, средние и высокие плотности, невысокая и средняя твердость, хрупкость, малые значения тепло- и электропроводности.

В большинстве своем – это диэлектрики, т. к. электропроводность ионных кристаллов связана не с переносом электронов как у металлов, а с движением ионов, т. е. обусловлена переносом массы, что, естественно, затруднено.

Ионные кристаллы прозрачны для электромагнитных волн широкой области частот, поэтому в большинстве своем они слабоокрашены или прозрачны, но встречаются и темноокрашенные, если в составе присутствует хромофоры: ионы Fe, Cu, Cr.