- •КРИСТАЛЛОХИМИЯ
- •(краткий курс)
- •Часть 1.
- •Содержание
- •Предисловие
- •Введение
- •1. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ РЕШЕТКА. 14 ТИПОВ ЯЧЕЕК БРАВЭ
- •2. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ГРУППЫ СИММЕТРИИ Е. С. ФЕДОРОВА
- •3. ПЛОТНЕЙШИЕ ШАРОВЫЕ УПАКОВКИ
- •4. КООРДИНАЦИОННЫЙ ПОЛИЭДР И КООРДИНАЦИОННОЕ ЧИСЛО
- •5. СТРУКТУРНЫЕ ЕДИНИЦЫ КРИСТАЛЛА. МОТИВ СТРУКТУРЫ
- •8. КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ ФОРМУЛЫ
- •Глава II. Периодический закон и свойства атомов
- •1. НЕКОТОРЫЕ ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
- •2. ФОРМА И ПРОТЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБОЛОЧЕК
- •4. ОРБИТАЛЬНЫЕ РАДИУСЫ АТОМОВ И ИОНОВ
- •5. ПОТЕНЦИАЛЫ ИОНИЗАЦИИ И СРОДСТВО К ЭЛЕКТРОНУ
- •6. ВАЛЕНТНОЕ СОСТОЯНИЕ И ГИБРИДИЗАЦИЯ ОРБИТАЛЕЙ
- •7. ОРБИТАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТИ
- •8. ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ АТОМОВ И ИОНОВ
- •9. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АТОМОВ И ИОНОВ
- •10. КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА АТОМОВ И ИОНОВ
- •Глава 3. Силы и энергия сцепления атомов в кристалле
- •1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
- •2. ИОННАЯ МОДЕЛЬ И ЭНЕРГИЯ РЕШЕТКИ
- •Кристалл
- •3. ИОНЫ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ ПОЛЕ
- •4. КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ
- •Энергия атомизации ковалентных кристаллов.
- •Электроотрицательность и степень ионности.
- •Связь энергии атомизации и энергии решетки кристаллов.
- •7. МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И ЕЕ СВОЙСТВА
- •8. ПЕРЕХОД ОТ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ К КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ
- •9. ОСТАТОЧНАЯ (ВАН ДЕР ВААЛЬСОВА) СВЯЗЬ. ДИСПЕРСИОННЫЕ СИЛЫ
- •10. ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ
- •11. ОБЩИЙ ВЗГЛЯД НА ПРИРОДУ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В КРИСТАЛЛАХ
- •Глава 4. Атомы в кристалле
- •1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
- •2. ЭФФЕКТИВНЫЕ РАДИУСЫ АТОМОВ И ИОНОВ
- •А. Атомные радиусы
- •Б. Ионные радиусы. Вывод основных систематик ионных радиусов
- •Г. Ван-дер-ваальсовы радиусы
- •4. ЭФФЕКТИВНЫЕ ЗАРЯДЫ АТОМОВ В КРИСТАЛЛЕ
- •5. СЖИМАЕМОСТЬ И ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ ИОНОВ В КРИСТАЛЛЕ.
круговому процессу, ионный кристалл, например NaCl, можно получить двумя различными способами. Первый из них состоит в прямом взаимодействии металлического натрия и газообразного хлора, при котором выделяется энтальпия образования ∆H f . Другой путь заключается в последовательном переходе от тех же
состояний элементов к кристаллу через газовую фазу. Вначале металл Na переводится в одноатомный пар, для чего затрачивается энергия сублимации S; одновременно тем или иным путем нужно разделить молекулы Cl2 на атомы, для чего затрачивается энергия диссоциации D, а в расчете на один грамм-атом (1/2) D. Далее нужно оторвать электрон от атома Na, чтобы получить Na+, затратив при этом энергию, равную потенциалу ионизации I, а затем присоединить освободившийся электрон к атому Сl для получения иона С1- с освобождением энергии, равной сродству к электрону F. Наконец, мысленно даем возможность ионам из газовой фазы образовать кристалл с выигрышем энергии решетки U. Оба способа приводят к одному и тому же результату
иэнергетические эффекты для них одинаковы: ∆H f = S +(1/ 2)D + I − F +U .
Вобщем виде для кристалла МkХl получим:
UБ−Г = ∆H f −∑∆Hат −∑I +∑F , |
(11) |
|
m |
k l |
|
где ∆Hат - энергии образования атомов из элементов в стандартных состояниях, m=k+l - число атомов в соединении, ∑I - сумма потенциалов ионизации всех катионов, ∑F
k |
l |
сумма значений сродства к электрону всех анионов.
Таблица 1. Сравнение рассчитанных UБ-М и экспериментальных UБ-Г энергий решеток (ккал/моль) некоторых щелочных галогенидов
Кристалл |
UБ-М |
UБ-Г |
R0, Å |
LiCl |
-196 |
-199 |
2.57 |
NaF |
-220 |
-215 |
2.31 |
NaCl |
-182 |
-183 |
2.81 |
KCl |
-166 |
-166 |
3.14 |
KBr |
-158 |
-159 |
3.29 |
|
|
|
|
В табл. 1 сравниваются теоретические и экспериментальные значения энергии решеток некоторых щелочных галогенидов. Обратим внимание на то, что в соответствии с
52
