Главная / Кристаллохимия / Ответы на тесты (10)

Ответы на тесты (10)

10.1. Какие координационные числа и многогранники характерны для атомов неметаллических элементов?

Согласно правилу Юм-Розери в простых веществах КЧ = 8 – N, где N – номер группы, в которой находится элемент-неметалл. В этом случае реализуются: КЧ = 1 для галогенов, КЧ = 2 для серы, b-Se, Te (изогнутая гантель), КЧ = 3 (треугольник или в вершине тетраэдра) для чёрного фосфора, КЧ = 4 (тетраэдр) для алмаза. Возможны также аномальные координации: КЧ = 4 (в вершине тетрагональной пирамиды), КЧ = 5 (атом в вершине пентагональной пирамиды) и КЧ = 6 (пентагональная пирамида) для бора.

В структурах бинарных и более сложных соединений атомы неметалла проявляют различные координационные числа: от 1 до 4, 6 и 8. КЧ = 1 (водород в структуре льда), КЧ = 2 (гантель, кислород в структуре CaTiO3), КЧ = 3 (в вершине тригональной пирамиды, хлор в CdCl2), КЧ = 4 (тетраэдр, фтор в CaF2), КЧ = 6 (октаэдр, хлор в NaCl), КЧ = 8 (куб, кислород в Li2O).

10.2. Какие координационные числа и координационные многогранники характерны для атомов, входящих в состав металлов, интерметаллидов и сплавов?

Основные структуры металлов: Cu – КЧ = 12 (кубооктаэдр); Mg – КЧ = 12 (гексагональный аналог кубооктаэдра); a-Fe – КЧ = 8 (куб).

Интерметаллиды: обычно либо описываются в терминах ПШУ и являются сверхструктурами по отношению к основным структурным типам металлов (КЧ = 8 (куб), КЧ = 12 (кубооктаэдр и его гексагональный аналог)); либо являются фазами Лавеса (характерны высокие координационные числа и сложным координационные многогранники – икосаэдры, додекаэдры и их производные).

10.3. Приведите примеры кристаллических структур, в которых атом (или ион) хлора имеет координационное число 1, 2, 3, 6, 8.

КЧ = 1: Cl2.

КЧ = 2: PdCl2, BeCl2.

КЧ = 3: CdCl2, CuCl2.

КЧ = 6: NaCl, KCl.

КЧ = 8: CsCl.

10.4. Приведите примеры кристаллических структур, в которых атом кислорода имеет координационное число 1, 2, 3, 4, 6.

КЧ = 1: О2, CO2.

КЧ = 2: CaTiO3, ReO3, WO3.

КЧ = 3: TiO2 (рутил), SiO2 (стишовит).

КЧ = 4: Cu2O,

КЧ = 6: MgO,

10.5. Назовите три неорганические кристаллические структуры, в которых атом кислорода имеет координационное число 2.

CaTiO3, ReO3, H2O.

10.6. Какие виды координации (координационное число, координационный полиэдр) встречаются у атомов углерода и кремния?

C: КЧ = 2 (гантель) – карбин, CO2.

КЧ = 3 (треугольник) – графит; (в вершине тригональной пирамиды) – фуллерен.

КЧ = 4 (тетраэдр) – алмаз и лонсдейлит.

Si: КЧ = 4 (тетраэдр) – SiO2 (кристобалит и тридимит, кварц).

КЧ = 6 (октаэдр) – стишовит.

10.7. Какие виды координации (координационное число, координационный полиэдр) встречаются у атомов алюминия и титана?

Ti: КЧ = 6 (октаэдр) – CaTiO3, TiO2 (рутил, брукит и анатаз).

КЧ = 8 (куб) – Ti7Sb2.

КЧ = 12 (кубооктаэдр и его гексагональный аналог) – металлический титан, TiNi3, TiAl3.

Al: КЧ = 4 (тетраэдр) – NaAlSiO4, цеолиты.

КЧ = 6 (октаэдр) – MgAl2O4, Al2O3.

КЧ = 8 (куб) – Fe3Al, Cr2Al.

КЧ = 12 (кубооктаэдр) – металлический Al, СuAl3, TiAl3, Cu2Mg.

10.8. Приведите примеры галогенидов AX2, где X = F, Cl, Br, I, имеющих цепочечную, слоистую и монолитную кристаллическую структуру.

Цепочечная Структура: PdCl2, BeCl2, HgCl2.

Слоистая Структура: CuCl2 (КЧ Cl=3), CdCl2.

Монолитная Структура: NaCl, CsCl.

10.9. В параллелепипеде повторяемости, имеющем форму куба, располагаются атом Х с координатами (0, 0, 0) и атом Y с координатами (1/6, 1/6, 1/6). Определить тип решётки, координационное число и характер структуры. Ответ обосновать.

Примитивная гексагональная решётка (есть ось третьего порядка). КЧ (Х) = КЧ (Y) = 1; структура: островная, гетеродесмическая.

10.10. В параллелепипеде повторяемости, имеющем форму куба, располагаются атом Х с координатами (0, 0, 0) и атом Y с координатами (0, 0, 1/2). Определить тип решётки, координационное число и характер структуры. Ответ обосновать.

Примитивная тетрагональная ячейка (есть ось четвёртого порядка). КЧ (Х) = КЧ (Y) = 2; структура: цепочечная, гетеродесмическая.

10.11. В параллелепипеде повторяемости, имеющем форму куба, располагаются атом Х с координатами (0, 0, 0) и атом Y с координатами (1/2, 0, 1/2). Определить тип решётки, координационное число и характер структуры. Ответ обосновать.

Примитивная тетрагональная решётка (ось 4). КЧ (Х) = КЧ (Y) = 4; структура: слоистая, гетеродесмическая.