Строение кристаллов. Химическая связь в твердых телах, Кристаллическая решетка. Координационное число - Систематика химических элементов

Кристаллическая решетка. Координационное число

Кристаллы - Твердые тела, обладающие трехмерной периодической структурой, которая называется Кристаллической решеткой.

Существование кристаллической решетки объясняется тем, что равновесие между силами притяжения и отталкивания атомов, соответствующее минимальной потенциальной энергии, достигается при условии их трехмерной периодичности.

Размещение частиц в кристаллической решетке осуществляется таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную для данного типа кристаллов энергию их связи, а также энергетическую однородность кристалла в целом. Для частиц сферической формы наиболее благоприятным оказывается такое их размещение, при котором каждая сфера находится в соприкосновении с наибольшим числом ближайших соседей. Подобные пространственные образования получили название Структур плотнейшей упаковки.

Количество частиц, непосредственно примыкающих к данной частице, определяют как Координационное число.

В кристаллах, образованных сферическими частицами одинакового размера, плотнейшая упаковка может осуществляться в виде двух энергетически эквивалентных структур: Кубической и гексагональной. Координационное число для каждой из этих структур равно 12, а сами сферы занимают объем порядка 74% полного объема кристалла.

В подобные структуры кристаллизуются большинство металлов и сплавов, благородные газы, а также соединения, молекулы которых обладают сферической симметрией: СО2, СН4.

Если частицы, образующие кристалл, не обладают сферической симметрией или имеют разные размеры, то их плотнейшая упаковка искажается, а значит, координационное число будет меньше 12, и доля незанятого объема кристалла будет возрастать.

Наименьшим значением координационного числа обладают кристаллы, между частицами которых осуществляется направленная ковалентная связь. Это кристаллы С (алмаза), В4N3, SiO2, Ge, Si, ZnS. Значение координационного числа для этих кристаллов равно 4, а доля занимаемого частицами объема не превышает 34%.

Похожие статьи




Строение кристаллов. Химическая связь в твердых телах, Кристаллическая решетка. Координационное число - Систематика химических элементов

Предыдущая | Следующая