Часть 2. Основы кристаллохимии.

1)Правило Гольшмидта:

Различие и многообразие кристаллических структур зависит от химической (структуры) природы и числа структурных единиц, размеров атомов или ионов, сил связи между ними, степени поляризации.

2)Типы химической связи в кристаллах.

Каждый тип связи налагает определенные требования на геометрию структуры, на физические и химические свойства кристалла.Гомо- (изо) десмические кристаллы – с одним типом связи.Гетеро- (анизо-) десмические – с несколькими типами связей. Ионная связь. Связь ненаправленная (малонаправленная), играет очень важную роль в структурах минералов. Правила Полинга (1929 г.): 1.Заряды каждого иона в структуре должны быть уравновешены зарядами их непосредственных соседей или, по крайней мере, находящихся от него на близком расстоянии – правило электронейтральности. 2.Наличие общих ребер (тем более граней) в структурных полиэдрах уменьшает устойчивость структуры. Металлическая связь. Связь симметрична, не направлена. Нет насыщаемости. Характерна только для конденсированного твердого состояния. Большие координационные числа (8-12), плотные упаковки. Ковалентная связь.Полярная и неполярная. Насыщаемая, направленная. Малые координационные числа, отсутствие плотнейших упаковок. Донорно-акцепторная связь (координационная связь).Электростатическая связь.Дальнее взаимодействие электронейтральных частей в структуре минерала. Ненаправленная. Возникает в результате дипольных взаимодействий. Значение имеет: ориентационный эффект (полярные молекулы / комплексы); индукционный эффект (поляризующее воздействие электрических полей соседних молекул) дисперсионный эффект (мгновенные диполи); Самая сильная форма электростатической связи– водородная.

3)Атомные и ионные радиусы.

Эффективный радиус атома или иона – сфера его действия. Ионный радиус определяется по линии связи на уровне минимальной электронной плотности.Ковалентный радиус (расстояние между атомами в минералах с ковалентной связью) меньше, чем в случае ионной связи и зависит от электронной конфигурации взаимодействующих атомов. Размеры ионных радиусов: В вертикальном ряду R элементов с одинаковым зарядом увеличивается.Для одного элемента R увеличивается с увеличением отрицательного заряда и уменьшается с увеличением положительного. В пределах каждого периода радиус ионов уменьшается.Радиусы атомов и ионов следуют периодичности эл-ов Менделеева, кроме (La)-ов и (Ac)-ов. Ионные радиусы тех ионов, которые могут находится в различной координации, возрастают с увеличением к.ч.

4)Явление поляризации в кристаллах. Правила Фаянса.

Закономерности поляризации ионов (правила Фаянса):1. Поляризуемость анионов тем больше, чем больше радиус и чем меньше его заряд.2. Поляризующее действие катионов тем интенсивнее, чем меньше его радиус и чем больше его заряд.3. Чем ближе электронная оболочка атома к оболочке благородного газа, тем меньше поляризационные эффекты.

5)Координационные числа и координационные многогранники (полиэдры). Координационные сферы.

Координационным числом данного атома называется число ближайших однотипных соседних атомов. Если ближайшие атомы или ионы соединить линиями, то в общем случае получится координационный многогранник (полиэдр). Координационные сферы: В координационной химии к координационной сфере относятся атомы или ионы, вокруг которых присутствует массив молекул, атомов.

6)Пределы устойчивости кристаллических фигур(принцип формирования координации) Расчет пределов устойчивости структур проводится геометрически-ион соприкасается только с противоположено заряженными ионами – тогда структура устойчива.