Координационное число и координационный многогранник

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.