книги из ГПНТБ / Пенкаля, Т. Очерки кристаллохимии

этой структуры пишут в виде суммы 8 + 6 = 14, где 8 относится к ближней координационной сфере, а 6 — к следующей.

Рис. 4.2. Структура типа а-вольфрама:

а —элементарная ячейка; б —проекция на плоскость (001).

см. стр. 19). Степень заполнения пространства касающимися друг друга атомами (теоретически сферическими) равна 68,2%, остальное

т

Тип меди, [А\\ Fm3m. Кубическая гранецентрированная струк­

тура (рис. 4.3). Координаты атомов: 000 и 0 j j С (см. стр. 24).

Рис. 4.4. Плотнейшая упаковка шаров в кубической сингонии:

а —расположение шаров в слое, перпендикулярном |1ІІ] (каждый шар соприкасается с 6 шарами); б —система па­ раллельных наиболее густо заселенных слоев (111) в эле­

В — второй слой, С —третий слой).

К. ч. = 12 (СиСиіг). Координационный многогранник — правиль­ ный кубооктаэдр (комбинация куба с октаэдром). Число атомов Z в элементарной ячейке равно 4 (см. стр. 19). Минимальное рас­

8J

плотнейшей упаковке шаров равного диаметра, а степень заполне­ ния пространства достигает 74,05%.

При рассмотрении упаковки слоев в направлении телесной диагонали куба можно заметить, что над первым слоем в иден­ тичном положении находится четвертый слой (рис. 4.4, в, г). На рис. 4.4, а показана упаковка шаров в одном слое, перпендикуляр­ ном телесной диагонали куба. Каждый шар в слое соприкасается с шестью другими шарами. Шары второго слоя находятся в свет­ лых промежутках между шарами первого слоя. Они занимают по­

разующих структуру, приходится п октаэдрических пустот и 2п тетраэдрических. Центры октаэдрических пустот соответствуют точкам, находящимся на серединах ребер и в центре кубической

рических пустот в элементарной ячейке.

Многие химические соединения кристаллизуются по принципу плотнейшей шаровой упаковки анионов, в то время как в тетра­ эдрических либо октаэдрических пустотах размещаются катионы, которые обычно меньше анионов.

Если радиус шаров, образующихся соприкасающимися между собой анионами, примем за 1, то радиус шаров, помещающихся в тетраэдрические пустоты, будет не более 0,22, а в октаэдриче­ ские пустоты — не более 0,41,

83

С т р у к т у р у т и п а м е д и и м е ю т м н о г и е м е т а л л ы :

Аналогичную кубическую гранецентрированную Г'-решетку имеют также благородные газы в твердом состоянии (Ne, Ar, Kr, Xe).

Тип магния, [A3], Рбз/mmc. Гексагональная сингония (рис. 4.6). При определении координат точек рассматриваем элементарную

Рис. 4.6. Структура типа магния:

шее расстояние между центрами атомов равно длине ребра осно­ вания элементарной ячейки а.

83

Структурный тип Mg является примером плотнейшей гекса­ гональной упаковки. Над первым горизонтальным слоем в том же

положены слои с наибольшей ретикулярной плотностью. В струк­ туре типа Си существует четыре системы плоскостей с наибольшей

рами такая же, как и в структуре типа Си, —74,05%. Координа­ ционный многогранник, иногда называемый «гексагональным кубооктаэдром», фактически является комбинацией двух тригональных дипирамид с пинакоидом (рис. 4.7, б). Этот координационный полиэдр можно получить из правильного кубооктаэдра (рис. 4.7, а) поворотом на 60° его верхней половины вокруг тройной оси. В этом типе структур две параллельные грани пинакоида — равносторон­ ние треугольники. Если тройную ось расположить вертикально, то вершины обоих треугольников будут находиться на перпендику­ лярах (параллельная ориентация, рис. 4.7,г). В правильном же кубооктаэдре параллельные треугольники находятся в центросим­ метричном положении по отношению друг к другу (прямая, прохо­

84

дящая через вершину одного треугольника и центр симметрии кубооктаэдра, проходит через вершину другого треугольника,

рис. 4.7,6).

Подобно структурам типа Си, и здесь на п шаров, образую­ щих структуру Mg, приходится п октаэдрических пустот и 2п тет­ раэдрических (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Расположение пустот в гексагональной плотнейшей упаковке:

а —тетраэдрические пустоты; б—октаэдрические пустоты.

Структурой типа магния обладают многие металлы (табл. 4.1). Этот тип структуры характерен для гелия.

Атомы углерода занимают вершины и центры граней элементар­ ной ячейки, а также половину тетраэдрических пустот (рис.4.9,б).

85

Рис. 4.9. Структура алмаза:

а —элементарная ячейка; б —проекция на (001); в —расположение тетраэдров*

бплоские сетки в структуре алмаза, параллельные граням тетраэдра (П1)!

центрами двух атомов =0,4330а. Степень заполнения пространства — 34,01 %.

Параметры элементарных ячеек для элементов этого струк­ турного типа следующие:

Спайность алмаза по плоскостям, параллельным граням окта­ эдра, находит выражение в его внутренней структуре (рис. 4.9,г),

86

Граням октаэдра соответствуют спаренные плоскости решетки, образующие двойные слои.

мированной структурой алмаза. Каждый атом олова окружен

Рис. 4.10. Структура белого олова:

с —элементарная ячейка: б —проекция на (001): s —координа­ ционный полиэдр.

Z = 4. Белое олово устойчиво при температуре выше 18 °С, при более низкой температуре превращается в серое олово со струк­ турой типа алмаза.

Тип индия, [Л6], 14/ттт. Структура тетрагональная, псевдоку­ бическая. Атомы In расположены в вершине и центрах граней

искаженного куба. Координаты атомов: 000, у - ^ - 0( + Кристал­

лическую структуру In можно рассматривать как несколько де­ формированную структуру типа Си [Л2] (см. рис. 4.3). У индия с/а = 1,077, у меди с/а = 1; Z — 4. Плотность упаковки 68,7%. Элементы, относящиеся к структурному типу индия, приведены в табл. 4.2.

87

Таблица 4.2

Параметры структуры (в Â) элементов типа индия

Тип мышьяка, [Л7], R3m. Структура ромбоэдрическая (рис. 4Л1). К. ч. = 3 (AsAs3). Координационный многогранник — равносторон-

Рис. 4.11. Структуры мышьяка и висмута:

а—элементарная ячейка в форме ромбоэдра: б— гексаго­ нальная элементарная ячейка слоистая решетка).

ний треугольник; центральный атом находится над центром тре­ угольника или под ним; Z = 2. Решетка слоистая, характерна для

As, Ві и Sb (табл. 4.3).

Тип селена, [А8], Р3]2 и РЗг2. Тригональная сингония (рис.4.12).

(рис. 4.13). Координаты атомов: 000, 00-^-, - |у м , у - |- у + ы.

Параметр и весьма мал (меньше 1/60с). К.ч. = 3 (СС3). Коорди-