Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка):
ноет И /\ о w.
А2.1.2. Демонстрация четырех ориентации плотно упакованных слоев в элементарной Г ЦК-ячейке. Основное различие между КПУ и ГПУ заключается в том, что в последней только один из шютноупаковаиных слоев расположен параллельно плоскости основания гексагональной элементарной ячейки. В КПУ плотноупакованные слои встречаются в четырех ориента-циях. Это можно показать путем сооружения пирамиды (рис. А2.2). Сна
A3. Как узнать плотноупакованные структуры?
289»
чала сложите из 6 шаров треугольное основание, как на рис. А2.1, затем добавьте три шара в слой, расположенный над ним, и один шар в вершину. Проверьте, что последовательность слоев ABC, т. е. соответствует ЮЛУ. Пирамиду можно теперь повернуть так, чтобы любая из трех ее других граней легла в основание, в результате чего возникает идентичная структура. Четыре эквивалентные ориентации пирамиды соответствуют, таким образом, четырем ориентациям плотноупакованных слоев в КПУ-структуре.
Л2.2. Полиэдрические структуры
Тетраэдры, октаэдры и любые другие полиэдры можно изготовить из плотной бумаги. Пользуясь выкройками (рис. А2.3), скопируйте их, вырежьте, согните и склейте полиэдры. Для изготовления достаточно проч-
Рис. А2.3. «Выкройки» для изготовления тетраэдра и октаэдра.
пых полиэдров длину ребра следует сделать равной ~5 см. Полиэдры можно соединять друг с другом, склеивая их вершинами, ребрами или гранями. Склейка полиэдров вершинами не обеспечивает достаточной прочности, однако ее все же можно сделать при наличии времени и терпения. Различные варианты компоновки полиэдров изображены па рис. А2.4.
АЗ. Как узнать плотноупакованные (эвтактические) структуры?
Когда встречается новая или незнакомая структура, обычно возникает вопрос: является ли она плотиоупаковаиной? Определенного ответа часто нельзя дать, пока не построена трехмерная модель. Ниже даются некоторые рекомендации для определения того, является ли структура плотиоупаковаиной; предложить более четкие и строгие правила затруднительно.
1) Для неметаллических плотноупакованных (или эвтактических) структур с общей формулой АА-В,/ атомы одного из элементов (А или В) должны образовывать плотную упаковку.
2) Координационные числа, определяемые числом атомов В, окружающих атом А, и наоборот, часто равны 4 и 6, однако возможны величины от 2 до 8.
Первое правило должно иметь силу в эвтактнческой плотиоупаковаиной структуре; чтобы понять расположение одинаковых атомов часто надо представить себе более одной элементарной ячейки, что бывает однако трудно. Наилучший, по мнению автора, тест заключается в рассмотрении одного плотпоупаковаиного слоя, т. е. следует выбрать центральный атом и определить шесть равноудаленных от него атомов этого же эле-
19—1428
290
Приложение
мента, образующих гексагональное окружение в рассматриваемом слое (рис. 7.1). После того как такой слой идентифицирован, обычно довольно легко найти шесть других атомов в слоях с каждой стороны. Таким образом, будут рассмотрены 12 соседей, что и требуется в плотиоупакованной структуре. Часто в структуре можно видеть разные слои, из которых часть является плот-ноупакованиыми, а часть — нет. После удовлетворения вышеуказанного критерия о числе идентичных соседей в плотно-упакованном слое, часто можно выделить два типа слоев, в которых неплотноупакован-ные слои могут содержать как атомы А, так и В, тогда как плотиоупакованиыс слои содержат атомы только одного сорта (если не образуются смешанные плотиоупаковаииые слои, как в перовските). Так, грани элементарной ячейки в структуре каменной соли могут рассматриваться как слои атомов, но эти слои не характеризуются плотной упаковкой, так как, во-первых, каждый ион Иа+ (или С1-) соседствует лишь с четырьмя ионами (или С1~) в слое и, во-вторых, слои содержат как ионы N а "•", так и С1~. Напротив, слои, параллельные плоскостям {111}, в структуре каменной соли яв-л я ются и л оти о у и аков анп ы м и, так как каждый нон С1~ (или Ыа+) имеет шесть таких же соседних ионов, эти слои содержат ионы только одного вида и чередуются со слоями ионов другого вида. Второе правило следует из того факта, что при плотной упаковке атомов А атомы В занимают тетраэдрическис и октаэдрические межузельпые позиции. Следовательно, КЧ атомов В равно 4 или 6.
Возможность других координационных чисел возникает, когда рассматривается координационное число атомов А, как это иллюстрируют несколько следующих примеров.
I) Ыа20 (антифлюорит) имеет КПУ кислородных попов с тетраэдриче-ской координацией для Ыа+. Кислородный поп находится и окружении восьми ионов Ыа+.
Рис. А2.4. Некоторые способы соединения полиэдров.
А4, Положительные и отрицательные координаты атомов
291.
2) №АБ имеет ГПУ ионов Аэ2- с октаэдрически координированными нонами Ш2"1". Мышьяк координирует вокруг себя 6 ионов гЛ2+, образующих тригональную призму.
3) Си20 (куприт) содержит КПУ ионов Си+ и тетраэдрические 02~-иоиы. КЧ Си+ (окружение из ионов О2-) равно 2.
Итак, для того чтобы более полно понять и классифицировать структуру А.*В;У, необходимо проверить:
