книги из ГПНТБ / Пенкаля, Т. Очерки кристаллохимии

Национный многогранник — равносторонний треугольник с цент­ ральным атомом несколько выше или ниже плоскости треуголь­

Это объясняет весьма совершенную спайность графита по пло­ скостям, параллельным осям. В гексагональной (рис. 4.13,6) структурной модификации графита слои размещены таким обра­ зом, что атомы третьего слоя находятся точно над атомами пер­ вого на расстоянии, равном с. Каждый второй слой с/2 сдвинут таким образом, что половина атомов этого слоя находится либо над атомами первого слоя, либо под атомами третьего слоя на общих вертикалях, а остальные атомы — над цент­ рами соседних шестиугольни­ ков и под ними.

Несколько иную, но похо­ жую структуру имеет ромбо­ эдрическая модификация * гра­ фита (рис. 4.13, в). Строение слоев такое же, как и в гекса­ гональной модификации, толь-

распространена гексагональная модификация; в ромбоэдрической модификации встречается около 14% графита.

дификациям, но с иным чередованием слоев.

Тип ртути, [А10], RSm. Структура ромбоэдрическая (рис. 4.14). Координаты атомов 000— атомы находятся только в вершинах ромбоэдрической элементарной ячейки. К. ч. 6 (HgHg6). Коор­ динационный многогранник — ромбоэдр; Z = 1,

* Имеется в виду наличие в графите, как и в других слоистых структурах, нескольких политипных модификаций — см, стр. 240. {Прим, ред.)

90

Тип галлия, [А 11], Стса. Структура ромбическая, псевдотетра­ гональная (рис. 4.15). К. ч. = 7 [1 (2,45 А)+ 2 (2,70 А)+ 2 (2,73 А) + + 2(2,79А)]. Эта структура, как и структуры а-Мп и ß-Mn, весь­ ма сложна. Атомы находятся здесь в общи,х позициях.

ства 67,6%. Существуют два вида атомов марганца с разной ко­ ординацией (Мпі и Мпц).

Тип иода, [А 14], Сета. Ромбическая структура (рис. 4.18), со­ держащая молекулы К, центры тяжести которых находятся в вер­ шинах и центрах граней ромбической элементарной ячейки

(ООО, + + 0С) - Z = 8. Такую структуру имеет Вг2 при темпера­

туре ниже —7,3°С,

91

Рис. 4.19. Структура ß-вольфрама:

d —координация атомов вольфрама*» б —элементарная ячейка.

а —элементарная ячейка; 6 —восьмичлен­ ное кольцо.

параллельны оси с. В элементарной ячейке молекулы располо­ жены слоями (четыре слоя); в противолежащих слоях молекулы

расположены по-разному. Плоскости колец соседних слоев пере­ секаются. Существует моноклинная модификация серы, где в

отличие от ромбической серы имеются цепи из атомов серы, вы­ тянутые в направлении оси Y.

93

Тип черного фосфора, [Л17], Стса или ВтаЬ. Элементарная ячейка содержит 8 атомов (Z = 8). На рис. 4.21 представлены четыре элементарные ячейки. Типично слоистая структура. Двой­ ные слои параллельны плоскостям (001). Каждый атом Р имеет три ближайших соседа; четвертый атом Р расположен на не­ сколько большем расстоянии (к. ч. = 3 + 1).

Тип хлора, [Л 18], Р4/пст. Тетрагональная ячейка (рис. 4.22) содержит 16 атомов, соединенных парами в восьми молекулах. Каждая молекула С12 имеет в ближайшем соседстве на одинако­ вом расстоянии две другие молекулы. К- ч. = 1 + 4 (один атом относится к той же молекуле, а четыре атома принадлежат дру­ гим молекулам и находятся несколько дальше).

структурному типу магния [ЛЗ]. a-U устойчив при температуре ниже 640 °С.

СТРУКТУРЫ СОЕДИНЕНИЙ ТИПА AB

Тип хлорида натрия NaCl, [ßl], Fm3m. Кубическая структура (рис. 4.25). Ионы хлора занимают вершины и центры граней

^000, у у ОС ) , ионы натрия находятся на серединах ребер и в

Рис. 4.25. Структура хлорида натрия (NaCl):

а —элементарная ячейка; выделен координационный полиэдр (октаэдр); б —полиэдрический аспект структуры

(в центре —Na+, в вершинах —С1” или наоборот).

К. ч. = 6 (NaCl6, ClNa6). Координационные многогранники — ок­ таэдры. Элементарная ячейка содержит четыре структурных еди­ ницы (4 иона натрия и 4 иона хлора).

94

Структуру можно рассматривать как систему двух гранецент­ рированных решеток, из которых одна занята С1~, а другая Na+, смещенных относительно друг друга на половину постоянной ре­ шетки (а/2) или на половину телесной диагонали. Структуру

Рис. 4.26. Структура хлорида цезия (CsCl):

а —элементарная ячейка; 6 —полиэдрический аспект структуры.

можно также рассматривать как плотнейшую кубическую упа­ ковку О - (решетка /’’-типа), в октаэдрических пустотах которой, находящихся посередине ребер и в центре куба, расположены Na+.

Структуру типа NaCl имеют многие соединения:

Тип хлорида цезия CsCl, [В2], РтЗт. Кубическая структура (рис. 4.26). Ионы цезия занимают вершины куба (000), а ионы

хлора находятся в центре элементарной ячейки (■j T I t)' К. ч. = 8 (CsCl8, ClCsa). Координационный многогранник — куб. Кратчайшее

95

Структура CsCl имеет примитивную кубическую ячейку (Р) с С1_ в вершинах и такую же ячейку с Cs+ в вершинах, но сме­ щенную в направлении телесной диагонали на ее половину. По Полингу, структуру типа CsCl можно представить как систему касающихся между собой координационных кубов (рис. 4.26,6), в вершинах которых размещаются ионы одного элемента, а в цент­ рах— другого. Метод изображения структур с помощью коорди­ национных многогранников иллюстрирует пространственное раз­ мещение ионов в структуре.

Ниже приведены химические соединения и интерметаллическпе

Тип цинковой обманки (сфалерита) ZnS, [53], 543m. С геомет­ рической точки зрения, кристаллическая структура сфалерита на-

O S • Zn

Рис. 4.27. Структура цинковой обманки (ZnS):

о —проекция на (001); б—элементарная ячейка; в —размещение тетраэдров Z11SO4 (в вершинах тетраэдров—S, в центрах — Zn).

96

■J j j C (либо наоборот). К. ч. = 4 (ZnS4, SZn4). Координа­

ционные многогранники — тетраэдры. Z — 4. Наименьшее расстоя­ ние между двумя разными атомами равно 1/4 длины телесной диа-

Рис. 4.28. Структуры, близкие к типу цинковой об­ манки:

а — стр у к т у р а х ал ьк о п и р и та (CuFeS2 ); б — стр у кту р а стан-

нина (Cu2FeSnS4).

эдрических пустот находятся атомы Zn. Этот тип структуры встречается у следующих соединений:

а, к а, к

Родственный тип структуры имеет халькопирит CuFeS2 (рис. 4.28). Места атомов Zn занимают здесь атомы Си и Fe. Каждый атом S тетраэдрически окружен двумя атомами Си и друмя атомами Fe. Параметр по оси Z почти в два раза больше, чем по осям X и У (а = 5,24 А, с = 10,30 Â), что делает решетку тетрагональной*. Z = 4. Геометрически похожую структуру имеет

* Имеется кубическая модификация CuFeS2, где атомы Си и Fe распреде­ лены статистически (минерал талнахит). (Прим, ред.)

минерал станнин Cu2FeSnS4. Каждый атом S здесь находится в

К;, ч. = 4 (SZn4, ZnS4); координационные многогранники — пра-

Рис. 4.30. Наложение слоев тетраэдров ZnS4 в структуре ZnS:

а— в цинковой обманке; б—в вюргците.

вильные тетраэдры; Z = 2; с/а = 1,633. Структуру можно рас­ сматривать как суперпозицию двух гексагональных структур типа Mg [ЛЗ], в одной из которых позиции заняты атомами серы, а в другой — цинка. Ее также можно трактовать как плотнейшую

98

гексагональную упаковку атомов серы, где в половине тетраэдри­ ческих пустот находятся атомы цинка (рис. 4.29,6).

Таблица 4.4

Параметры структуры (в Ä) соединений типа вюртцита

Структуры цинковой обманки (кубическая) и вюртцита (гекса­ гональная) родственны. Обе являются плотнейшими упаковками атомов серы и в обеих только половина тетраэдрических пустот занята атомами цинка. Различаются же они способом размещения

атомы никеля, окружающие мышьяк, находятся в вершинах тригональной призмы в комбинации с пинакоидом. Атомы мышьяка, ко­ ординирующиеся вокруг атомов никеля, занимают вершины несколько деформированного октаэдра. Мышьяк образует гексаго­ нальную плотнейшую упаковку (AsÂs12), в которой все октаэдри­ ческие пустоты заняты атомами никеля. Z = 2 .