ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые закономерности структурной химии из "Основные понятия структурного анализа" Пространственное расположение атомов и молекул в твердом теле определяется их размерами, формой и характером связи. В структурной геометрии принимают, что атомы и ионы имеют сферическую симметрию. [c.23] Примером закономерного изменения эффективных радиусов атомов с изменением атомного веса могут служить приведенные в табл. 2 данные для элементов IV группы, имеющих решетки алмазного типа. [c.23] Этот же пример может служить и иллюстрацией типа химической связи. В силу особенности строения внешней электронной оболочки углерод и его аналоги имеют тетраэдрическое расположение четырех связей. Поэтому и каждый атом в решетке алмазного типа тетраэдрически окружен четырьмя такими же атомами. [c.23] В решетках металлов также почти не существует направленных связей, и поэтому каждый атом металла стремится окружить себя максимальным числом других атомов металла. Например, в гексагональных решетках типа магния к.ч.= 12. Таким же является координационное число у кубической гранецентрированной решетки типа меди. [c.24] Все органические кристаллы построены из молекул со сравнительно слабыми связями между ними.. Иногда молекулярные решетки встречаются и среди неорганических соединений, например AS4O6. [c.24] Решетки большинства металлов построены из плотнейшим образом упакованных атомов. Ионным решеткам в большинстве случаев свойственна плотная упаковка анионов, которые обычно имеют значительно большие размеры, чем-катионы. Последние располагаются в пустотах между анионами и оказывают поэтому меньшее влияние на размеры решетки. Закону плотнейших упаковок подчиняются и кристаллы органических соединений,, несмотря на разнообразие форм молекул. [c.25] Рассмотрим несколько простейших случаев плотнейших упаковок. Если расположить твердые шары одинакового радиуса г вдоль прямой так, чтобы они соприкасались друг с другом, то период такой линейной решетки будет а = 2г (рис. 9). Если вплотную с данной решеткой поместить вторую такую же решетку, затем третью и т. д.,. то возникнет под углом 120° (или 180—120°) к первому другое направление с тем же периодом а. Каждый шар в такой плоской решетке будет окружен шестью шарами, находящимися на расстоянии а = 2г от данного шара. Элементарной ячейкой такой плоской решетки будет правильный ромб с углом 120°. Поэтому вместо самих шаров можно обозначить только их центры, конечно, не забывая при этом, что в действительности изображена плотнейшая упаковка шаров указанного радиуса. [c.25] Законам плотнейших упаковок подчиняются и сложные вещества, состоящие из атомов различных радиусов. При этом. характер упаковки и размеры соответствующих участков структуры определяются в первую очередь атомами или ионами с большим эффективным радиусом. [c.28] Естественно, что если радиус катиона превышает радиус соответствующей пустоты, то анионы не могут находиться в соприкосновении друг с другом и расстояния между ними соответственно увеличиваются, что влечет за собой увеличение размеров ячейки. Примером могут служить ионные решетки типа Na l, перечисленные в табл. 3. [c.28] Укажем в заключение на распространенный способ изображения координационных структур. На нижней части рис. 15 черными и белыми точками изображены ионы кислорода в двух смежных слоях, а крестиками — находящиеся в октаэдрических пустотах катионы в структуре типа а-корунда AI2O3. Такое изображение структуры является недостаточно наглядным и вместо него пользуются другим способом. [c.28] На верхней части рисунка изображена та же структура, но центры ионов кислорода обоих слоев соединены друг с другом прямыми линиями, что дает наглядное изображение анионных октаэдров (в двух случаях тетраэдров). Те полиэдры, которые заселены катионами, принято отмечать штриховкой, незаселенные полиэдры оставляют без штриховки. [c.29] Добавим к этому, что прн радиусе кислородного иона 1,35 А размер октаэдрической пустоты получается равным 1,35X0,41=0,56 А. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в этих пустотах находится место для иона А1 +, радиус которого равен 0,57 А. [c.29] Под действием рентгеновского луча электроны совершают вынужденные колебания и вследствие этого сами становятся источниками электромагнитных колебаний той же частоты. Принимают, что атом дает сферические волны. Интенсивность рассеяния атомом тем больше, чем больше в нем электронов, т. е. чем больше атомный номер элемента 2. Однако рассеивающая способность атома зависит также и от угла рассеяния. [c.31] Во всех видах структурного анализа атомный фактор играет важную роль. Для его вычисления теоретическим путем и для нахождения его путем эксперимента в свое время было проделано много работ, благодаря чему в настоящее время имеются таблицы, содержащие значения атомных факторов для всех атомов от водорода до урана и для всех имеющих практическое значение величин - (см. табл.П, стр. 200). [c.32] Рентгеновские лучи чрезвычайно слабо рассеиваются лег-ки.ми атомами, поскольку последние содержат мало электронов. Кроме того, рентгеновские лучи совсем не рассеиваются атомными ядрами вследствие большой массы последних и связанной с этим неспособностью приходить в вынужденные колебания. Поэтому при помощи рентгеновских лучей невозможно решать многие задачи, касающиеся расположения легких атомов в структурах. В значительной степени этот пробел восполняется использованием электронных лучей. [c.32] Рассеиваемые веществом электронные лучи интерферируют так же, как и лучи рентгеновские, так как электроны обладают волновой природой. [c.32] Нейтроны также обладают волновыми свойствами, причем тепловые нейтроны обладают примерно такими же длинами волн, как и рентгеновские лучи от обычно применяемых антикатодов. Однако вследствие отсутствия у нейтронов электрического заряда они рассеиваются иначе, чем рентгеновские и электронные лучи. Нейтроны рассеиваются главным образом ядрами атомов. [c.33] Кроме того, в случае магнитных веществ заметную роль играет и рассеяние, обусловленное взаимодействием магнитного момента нейтрона с магнитным моментом атома. [c.33] Вернуться к основной статье