Основные кристаллохимические категории. Кузьмичева Г.М. - 28 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

55
Изовалентный в свою очередь разделяется на два подтипа:
собственно изоморфизм, если компоненты смеси изоструктурны
(например, CaO-BaO CТ NaCl), и
изодиморфизм, если компоненты
обладают разными структурами (например, InSb CТ ZnS и InBi СТ
CuAu-II).
Гетеровалентный изоморфизм также делится на два подтипа:
собственно гетеровалентный изоморфизм - без изменения общего
числа атомов в элементарной ячейке (например, Fe
2
O
3
-FeTiO
3
) и
(гетеровалентный изодиморфизм - с изменением числа атомов.
Твердые растворы последнего типа могут быть типа вычитания, то
есть с образованием вакансий (например, (Na,Mg, [ ])Cl) или типа
внедрения (например, (Ca,Y)F
2
F
i
). Оба этих подтипа объединяются
обязательным условием баланса (или компенсации) формальных
зарядов при изоморфных замещениях гетеровалентного типа.
Внутренние твердые растворы (автоизоморфные вещества)
имеют место в соединениях, в кристаллических структурах которых
атомы занимают несколько кристаллографических позиций и в
каждой из них возможно замещение атомами из других позиций. По
своему химическому составу такие фазы будут соответствовать
истинному химическому соединению, но по своему строению они
будут аналогичны
твердым растворам замещения. Примером могут
служить
соединения структурного типа шпинели (СТ MgAl
2
O
4
; пр.
гр. Fd3m, z=4; КЧ Mg=4, КП- тетраэдр, КЧAl=6, КП-октаэдр).
Известны соединения со структурой
нормальной шпинели состава
АВ
2
О
4
и соединения со структурой
обращенной шпинели состава
B(A,B)O
4
. Степень обращенности характерирует величина:
λ=n
B(T)
/N
B
, где n
B(T)
- число атомов В в тетраэдрическтх позициях,
N
B
- общее число атомов В; при
λ=0-нормальная шпинель, при
λ=0.5-обращенная шпинель. Фазы со структурой обращенной
56
шпинели являются примером внутренних твердых растворов
(например, Ga(Mg,Ga)
2
O
4
).
3.1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРЕДЕЛЫ ИЗОМОРФНЫХ
ЗАМЕЩЕНИЙ
Изоморфизм - способность химических соединений
образовывать твердые растворы.
На способность к изоморфным замещениям оказывают влияние
различные факторы: размер замещающих друг друга частиц и общих
структурных единиц, типы структуры компонентов, формальный
заряд замещающих друг друга частиц и общих структурных единиц,
поляризационные свойства компонентов, температура, давление и т.
д. Всю совокупность факторов можно разделить на две группы:
кристаллохимические факторы и термодинамические параметры.
3.1.1. КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Размерный фактор
Основное правило В.М.Гольдшмидта гласит, что широкий
изоморфизм элементов при температурах, лежащих далеко от
точки плавления, проявляется при разности ионных радиусов не
более 15% (от меньшего радиуса.
Это правило относится к существенно ионным кристаллам.
Аналогом этого правила для металлических и ковалентных
кристаллов можно считать
правило 15% -ной разницы атомных
диаметров
Юм-Розери.
Вместо ионных радиусов А.С.Поваренных использовал
межатомные расстояния, которые легко рассчитываются из
                                  55                                                                 56
   Изовалентный в свою очередь разделяется на два подтипа:           шпинели являются примером       внутренних   твердых   растворов
собственно изоморфизм, если компоненты смеси изоструктурны           (например, Ga(Mg,Ga)2O4).
(например, CaO-BaO CТ NaCl), и изодиморфизм, если компоненты
обладают разными структурами (например, InSb CТ ZnS и InBi СТ        3.1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРЕДЕЛЫ ИЗОМОРФНЫХ
CuAu-II).                                                                               ЗАМЕЩЕНИЙ
   Гетеровалентный изоморфизм также делится на два подтипа:
собственно гетеровалентный изоморфизм - без изменения общего            Изоморфизм     -   способность     химических    соединений
числа атомов в элементарной ячейке (например, Fe2O3-FeTiO3) и        образовывать твердые растворы.
(гетеровалентный изодиморфизм - с изменением числа атомов.              На способность к изоморфным замещениям оказывают влияние
Твердые растворы последнего типа могут быть типа вычитания, то       различные факторы: размер замещающих друг друга частиц и общих
есть с образованием вакансий (например, (Na,Mg, [ ])Cl) или типа     структурных единиц, типы структуры компонентов, формальный
внедрения (например, (Ca,Y)F2Fi). Оба этих подтипа объединяются      заряд замещающих друг друга частиц и общих структурных единиц,
обязательным условием баланса (или компенсации) формальных           поляризационные свойства компонентов, температура, давление и т.
зарядов при изоморфных замещениях гетеровалентного типа.             д. Всю совокупность факторов можно разделить на две группы:
   Внутренние твердые растворы (автоизоморфные вещества)             кристаллохимические факторы и термодинамические параметры.
имеют место в соединениях, в кристаллических структурах которых
атомы занимают несколько кристаллографических позиций и в                      3.1.1. КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
каждой из них возможно замещение атомами из других позиций. По                              Размерный фактор
своему химическому составу такие фазы будут соответствовать
истинному химическому соединению, но по своему строению они             Основное правило В.М.Гольдшмидта гласит, что широкий
будут аналогичны твердым растворам замещения. Примером могут         изоморфизм элементов при температурах, лежащих далеко от
служить соединения структурного типа шпинели (СТ MgAl2O4; пр.        точки плавления, проявляется при разности ионных радиусов не
гр. Fd3m, z=4; КЧ Mg=4, КП- тетраэдр, КЧAl=6, КП-октаэдр).           более 15% (от меньшего радиуса.
Известны соединения со структурой нормальной шпинели состава            Это правило относится к существенно ионным кристаллам.
АВ2О4 и соединения со структурой обращенной шпинели состава          Аналогом этого правила для металлических и ковалентных
B(A,B)O4. Степень обращенности характерирует величина:               кристаллов можно считать правило 15% -ной разницы атомных
λ=nB(T)/NB, где nB(T) - число атомов В в тетраэдрическтх позициях,   диаметров Юм-Розери.
NB - общее число атомов В; при λ=0-нормальная шпинель, при              Вместо ионных радиусов А.С.Поваренных использовал
λ=0.5-обращенная шпинель. Фазы со структурой обращенной              межатомные расстояния, которые легко рассчитываются из