Ионные и атомные размеры

Ионные и атомные размеры

Когда два одинаковых иона оказываются расположенными очень близко друг к другу, действующая между ними сила отталкивания быстро возрастает, так что существует некоторое Минимальное расстояние, на которое их центры могут сближаться.
Таким образом, легко представить себе простую картипу ионной структуры как упаковку соприкасающихся несжимаемых сфер. «Радиус» каждого данного иона зависит от рассматриваемого химического элемента и от величины его электростатического заряда; этот радиус мал для положительно заряженных ионов (катионов), таких, как Si
, Al
, Fe
, и велик для отрицательно заряженных ионов (анионов), таких, как F
и О
. Расположение ионов в структуре можно легко представить себе по изображениям упаковок, на которых радиусы ионов показаны в правильном соотношении. На таком рисунке для флюорита (рис. 39) кубическая группа из восьми крупных ионов F
окружает центральный ион Са
, и это расположение прослеживается во всей структуре кристалла. Катион меньшего размера может быть окружен шестью анионами, образующими вершины октаэдра, а еще меньший катион — только четырьмя анионами в виде тетраэдра. Последнее наиболее характерно для структуры силикатов, в которых маленький ион Si
помещается внутри тетраэдрической группы ионов О
. Возможность изоморфного замещения в таких структурах, определяется главным образом радиусом иона замещающего элемента. Во многих силикатах ионы А1
замещают некоторые из ионов Si
внутри кислородных тетраэдров, причем изменение электростатического заряда компенсируется перемещениями в.
других частях структуры; например, в плагиоклазах ионы Са
часто; замещают некоторые из ионов Na
. Представление о замещениях ионов, сходных по размеру, помогает понять, почему многие минералы «заражены» небольшими примесями чуждых элементов.
Изображение структуры в виде упаковки сфер может быть полезным, даже если в структуре действуют неионные связи: половину расстояния между центрами одинаковых атомов во многих
симметричных структурах с гомеополярной или металлической связью можно считать радиусом соответствующих атомов. На рис. 40 показан характер упаковки в структуре алмаза, изображенной таким способом.
3.