Координационным числом данного атома (иона) называется число ближайших однотипных соседних атомов (ионов) в кристаллической структуре (далее – к. ч.). Координационный многогранник (далее – к. м.). – фигура, составленная из однотипных соседних атомов (ионов). Атом, для которого строится координационный многогранник, находится в центре этого многогранника. К простейшим координационным многогранникам относятся гантель (к.ч. = 2); треугольник (к. ч. = 3); тетраэдр (к. ч. = 4) (рис. 6.4). Координационный многогранник никак не связан с внешней формой кристалла и не соответствует ей.
Рис. 6.4. Простейшие координационные многогранники
В структуре алмаза число ближайших атомов равно 4 (к. ч. = 4); к. м. – тетраэдр. В структуре каменной соли (NaCl) число ближайших атомов равно 6 (к. ч. = 6); к. м. – октаэдр. В структуре меди к. ч. = 12; к. м. – кубооктаэдр.
СТЕХИОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
В кристаллической структуре частицы вещества находятся в узлах решётки, частицы располагаются вокруг узлов симметричными группами. Определение химической (стехиометрической) формулы вещества основано на подсчёте числа атомов каждого сорта, приходящихся на одну элементарную ячейку. В простейших структурах знание координационных чисел позволяет написать химическую формулу вещества. Рассмотрим структуру каменной соли и флюорита.
1. Структура NaCl: А – ионы натрия; В – ионы хлора. Элементарная ячейка – ГЦК, число структурных единиц: Z = 4. В сумме на ГЦК– ячейку приходится по 4 атома А и по 4 атома В: к. ч. = 6 для атомов хлора; к. ч. = 6 для атомов натрия. Отношение координационных чисел –6:6 = 1:1.
Стехиометрическая формула NaCl: АВ.
2. Структура флюорита (CaF2): А – ионы кальция; В – ионы фтора, Атомы кальция занимают узлы ГЦК–ячейки, число структурных единиц Z = 4. Атомы фтора занимают центры каждого из 8 октантов, на которые можно разбить ячейку, число структурных единиц Z = 8. Для флюорита Z = 4: на одну элементарную ячейку приходится 4 атома кальция и 8 атомов фтора. Отношениекоординационных чисел –А:В = 4:8 = 1:2.
Стехиометрическая формула соединения: АВ2.