Кристаллохимические закономерности в Периодической системе элементов Д.И.Менделеева. Простые вещества. Кузьмичева Г.М. - 15 стр.

                              25                                                           26
   Кристаллические структуры бора - пример многообразия                             IV группа: С, Si, Ge, Sn
полиморфных модификаций. Атомы В образуют между собой
электрондефицитные направленные связи с КЧ5 или более.             Для объяснения стереохимии угерода и его аналогов
КЧ5 образует пространственные группировки с пятерной            необходимо воспользоваться понятиями о возбужденном
икосаэдрической (каждая грань в виде треугольника, в            состоянии и о гибридизации волновых функций.
вершине сходятся 5 треугольников) симметрией. Они создают          В процессе образования связей один из 2s-электронов
сложные конструкции путем сцепления между собой этих            атома C переводится на 2p-орбиту и атомы переходят в новое
группировок и более сложных. Известны модификации               возбужденное состояние, в котором углерод четырехвалентен.
структуры бора, в которых число формульных единиц в             Вся совокупность экспериментальных данных показывает,
ячейке (Z) может иметь значения 12, 50, 78, 84, 90, 288, 1708   что все четыре связи как в алмазе, так и в соединениях
(рис. 9)                                                        углерода равноценны, причем они направлены не под
                                                                прямыми углами, а к вершинам тетраэдра. Теоретическое
                                                                объяснение этим опытным данным дал Л.Полинг, который
                                                                ввел понятие "гибридизации" электронных орбит атома под
                                                                действием внешнего поля. Сущность этого явления состоит в
                                                                том, что под влиянием внешнего поля (поля соседних атомов)
                                                                несколько одинаковых или близких по энергии волновых
                                                                функций центрального атома преобразуют в новые,
                                                                гибридные, функции, причем в том же числе, что и исходные.
                                                                   Характер гибридизации зависит от симметрии поля
                                                          .     (расположения соседних атомов). В процессе кристаллизации
                                                                или образовании молекулы атомы, окружающие данный атом,
                                                                могут располагаться по-разному, вызывая различные
                                                                гибридные состояния его валентной оболочки. Однако, в
                                                                конечном счете сохраняются лишь те из них, которые
                                                                приводят к образованию наиболее вытянутых гибридных
                                                                орбит. Это позволяет создать большее перекрывание орбит
                                                                соседних атомов, что приводит к максимальной энергии
                                                                связи. При гибридизации одной s и трех p орбит
                                                                максимальный выигрыш энергии получается в том случае,
                                                                если все четыре связи равноценны и направлены к вершинам
      Рис. 9. Структура В: тетрагонального (Z=50) (а) и
                ромбоэдрического (Z=105) (б)