|
бар. Атомдардын, екі қабатының қалануында бұл екі әдістің бір-бірінен айырмашылығы болмайды. Тек атомдардың үшінші қабаты орналасқанда ғана бұл әдістер шарлардың кубтық тығыз қалануы және шарлардың гексагондық тығыз қалануы болып екіге бөлінеді.
Осы екі түрлі қалану әдісін түсіндіру үшін мынадай мысал қарастырайық.
Егер горизонталь жазықтық -
таЕгер жатқгоризонталь ажазықтықта нжатқан шарларды бір-біріне
түйістіріп тығыз орналастыратын
болсақ , онда бірінші тізбектегі
шарлардың аралығына екінші
тізбектегі шарлар келіп, шахмат
қатарын қ ұрғанқұрған болар еді. Әрбір
үш шардың центрін түзу сызықсызықпен -қоссақ үш қабырғасы тең
пен қоссақ үш қабырғасы тең
үшбұрыш, әрбір төрт шардың
центрін түзу сызықпен коссақ
[[ромб]], әрбір алты шардың центрін
түзу сызықпен қоссақ алты қыр-қырлы форма шығады.
лы форма шығады (46-сурет).
Осы түрлі шұқыр жөнінде үшінші қабатты екі түрлі жағдайда орналастыруға болады.
46-сурет. Шарларлыц жазықтық т а Шарлардың 46-суреттегідец
тыгыз орналасуы. ек і қабатын бірінің үстіне екінші-
Үшінші қабаттағы шарлар тесік шұқырлардың үстіне тура,
сін тығыз орналастыратын бол-
келсе, онда кубтық тығыз қалану болады. Ал үшінші
сақ , әрбір түйіскен үш шардың
қабаттағы шарлар бітеу шұқырлардың үстіне тура келсе, онда
аралығындағы шұ қырлар екі түр-
гексагондық тығыз калану болады.
лі болады. Олардыц бірі астыңғы қ а б а т т а ғы шарлардың ара-
лығына келеді, оны бітеу иіуқырлар (47, а-сурет) дейді, екіншісі
Кубтық тығыз қаланғанда шарлардың центрлері бірінің үстіне бірі дәл келетін қабаттардың араларында екі аралық қабат болады.
астыңғы қ а б а т т а ғы шұқырға дәл келіп, екі қ а б а т т а н бірден өт-
кен шұ қырды тесік иіұқыр деп атайды (47, б-сурет).
Гексагондық тығыз қаланғанда жұп қабаттардың шарлары
Осы екі түрлі шұқыр жөнінде үшінші қ а б а т ты екі түрлі жағ-
бірінің астына бірі дәл келіп отырады; ал тақ қабаттардың шарлары да солай орналасқан. Демек, мұнда бір аралық қабат болады.
дайда орналастыруға болады.
Үшінші қ а б а т т а ғы шарлар тесік шұқырлардың үстіне тура,
62
6
47-сурет. Шарлардың екі кабат орналасуы.
келсе, онда кубтық тығыз қалану болады (48-сурет). Ал үшінші
қабаттағы шарлар бітеу шұ қырлардың үстіне тура келсе, онда
гексагондық тығыз калану болады (49-сурет).
Кубтық тығыз қаланғанда шарлардың центрлері бірінің үс-
тіне бірі дәл келетін қабаттардың араларында екі аралық қ а -
бат болады (48-сурет).
О
• •
+ f +
• о • о •
+ + 4- +•
• о • о » о •
+ -I- -һ
о • о • о • о
+- f
48-сурет. Шарлардың кубтық
тығыз калануы, үш қабатты
шарлардың центрлері:
ақ дөңгелекше бірінші қабаттікі,
плюс белгілері — екіншінікі, нүкте-
лер — үшіншінікі (47, a — сурет).
© ©
+ +
© ө ©
+ + +
© © ө ©
+ +
© © ®
49-сурет. Шарлардың гексагон-
дық тығыз қалануы, үш қабат-
ты шарлардың центрлері (бел-
гілері 48-суреттегідей, мүнда
бірінші мен үшінші қ а б а т т а ғ ы
шарлар бірінің үстіне бірі түс-
кен).
Гексагондық тығыз қаланғанда жұ п қабаттардың шарлары
бірінің астына бірі дәл келіп отырады; ал тақ қабаттардың шар-
лары да солай орналасқан. Демек, мұнда бір аралық қабат бо-
лады (49-сурет).
63
50-сурет. убтық тығыз қалану. 51-сурет. Гексагондық тығыз қалану.
Шарлардың екі түрлі тығыз қалану схемасы 50 және 51-су-
реттерде көрсетілген.
Көп элементтердің структурасы осы айтылған екі формада
болатыны жоғарыда айтылды. Мысалы, кубтық тығыз қалану
(жақ орталық тыорталықты куб) түрінде қ ұрылғанқұрылған металдарға [[мыс]], [[күміс]],
[[платина]], [[алтын]] т. б. жатады. Гексагондық тығыз қаланған эле-элементтерге жататындар: [[бериллий]], [[магний]], [[мырыш]] т. б.
менттерге жататындар: бериллий, магний, мырыш т. б.
Тығыз қалану структурасы тек жеке элементтерде ғана емес,
сонымен қатар күрделі қосындыларда да көп кездеседі. Мысалы
ірі сфералы иондар (көбінесе аниондар) өз ара тығыз каланған-каланғанда, олардың араларындағы бос орындарға ұсақ сфералы иондар
да, олардың араларьіндағы бос орындарға үсақ сфералы иондар
(көбінесе катиондар) орналасады.
Ірі сфералар араларындағы бос орындарды негізінде екі түр-
геІрі сфералар араларындағы бос орындарды негізінде екі түрге бөледі: тәрт шардын, арасындағы «тетраэдрлік қуыстар»,
алты шардың арасындағы «октаэдрлік қуыстар».
'Гығыз каланған шарлардың саны мен октаэдрлік қуыстардың
Тығыз қаланған шарлардың саны мен октаэдрлік қуыстардың
саны бірдей болады, тетраэдрлік қуыстардың саны шарлардың
санмнансанынан екі есе артық келеді.
Структура құрушы бөлшектердің кеңістікте өз ара орнала-
суынСтруктура құрушы бөлшектердің кеңістікте өз ара орналасуын оңай түсіндіру үшін «координацкялық сан» деген ұғым ен-енгізіледі.
гізіледі.
Әрбір атомның айналасында бірдей қашықтыққашықтықта т а орналасқ а норналасқан
ең жакын атомдардың санын ''координациялық сан'' деп атайды.
Жоғарыда айтылған кубтық және гексағондық тығыз қала-
нуЖоғарыда айтылған кубтық және гексағондық тығыз қалану структураларында әрбір атомның айналасында бірдей ққашықта орналасқан 12 атом болады. Олай болса бірдей шарлардың тығыз қалану структураларында координациялық асан -12.
Мысалы, [[мыс]], [[күміс]], [[алтын]] сияқты кубтық структуралы металдардың немесе [[магний]], [[мырыш]] сияқты гексагондық структуралы металдардың әрбір атомдарының айналасында бірдей қашықтықта орналасқан 12 атом болады.
шық т а орналасқ а н 12 атом болады. Олай болса бірдей шарлар-
дың тығыз қалану структураларында координациялық сан 12.
Мысалы, мыс, күміс, алтын сияқ ты кубтық структуралы метал-
дардың нсмесе магний, мырыш сияқ ты гексагондық структура-
64
лы металдардың әрбір атомдарының айналасында бірдей қ а -
шықтық т а орналасқ а н 12 атом болады.
Структура құрушы шарлардың радиустары әр түрлі болып
келсе, оларды тығыздап қалау заңы басқаша болады. Мұндай
жағдайда координациялық сан структураға кіретін аниондар мен
катиондардың радиус айырмаларына байланысты.
Анион мен катионнын, радиустары неғұрлым бір-біріне жа-
қындай[[Анион]] мен [[катион|катионның]] радиустары неғұрлым бір-біріне жақындай берсе, координациялық сан да соғұрлым көбейе береді.
Керісінше, осы иондардың радиус айырмасы неғұрлым қашыққашықтай -берсе, координациялық сан да соғұрлым азая береді.
тай берсе, координациялық сан да соғүрлым азая береді.
ристалдықКристалдық симметриялық решетка заңы бойынша коорди-координациялық сандар көбінесе 2, 3, 4, 6, 8, 12 болады.
нациялық сандар көбінесе 2, 3, 4, 6, 8, 12 болады.
52-суретте иондардың координашіялық сандардың әр түрлі
мәндері кезінде орналасу мысалы көрсетілген.
Аниондар мен катиондар радиусының қарым-қатынастары
қандай болғанда координациялық сан қанша болатынын гео-геометриялық жолмен шығаратын ереже бар (Магнус ережесі,
1922).
метриялық жолмен шығаратын ереже бар (Магнус ережесі,
1922). Сол ережеден мысал келтірейік.
Катион шардың радиусын R<sub>к</sub> әрпімен, аниондікін R<sub>a</sub> әрпімен
SiCl. Si Ft OsFa
белгілейік. Мысалы, катионның айналасында октаэдрдың бұрыштары сияқтанып қоршаған 6 анион бар, яғни онын, координациялық саны 6.
52-сурет. Координациялық сандар
Мұндағы квадраттың қабырғасы 2R<sub>a</sub> + 2R<sub>к</sub>, диагоналы 2R<sub>a</sub> + 2R<sub>a</sub> болады, демек:
a —A, б — 6, в — 8 болған кездегі
иондардың орналасуы.
(2R<sub>a</sub> + 2R<sub>к</sub>)sqrt(2)=4R<sub>к</sub>.
53-сурет. Катион-
дар мен аниондар-
дың центрлік қи-
масы:
Ra — анион радиусы,
RK катион радиусы.
Катион шардың радиусын RK әрпімен, аниондікін Ra әрпімен
белгілейік. Мысалы, катионның айналасында октаэдрдың бұ-
рыштары сияқтанып қоршаған 6 анион бар, яғни онын, коорди-
нациялық саны 6 (52, б-сурет).
53-суретте сол фигураның төрт анион арқылы өткен қимасы
көрсетілген. Мұндағы квадраттың қабырғасы 2Ra + 2RK, диаго-
налы 2Ra + 2Ra болады, демек:
(2Ra + 2RK)V2=4RK.
ейінгі теңдікті қысқартып, ықшамдағанда
R a : R K = V 2 - \ =0,41.
| 