Кристаллохимические радиусы и координационные числа атомов . Сережкин В.Н - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

торая в полном виде воспроизведена, в частности, в книге [2]. Особенно-
стью этой системы является зависимость физического ионного радиуса не-
которого атома не только от валентного состояния, но и от его координа-
ционного числа, а в случае атомов переходных металлов - даже от их спи-
нового состояния.
Например, валентная оболочка ионов Fe
2+
имеет электронную кон-
фигурацию 3d
6
, в соответствии с которой шесть электронов должны раз-
мещаться на пяти 3d-орбиталях. При этом возможны два принципиально
разных способа распределения электронов, которые схематически можно
изобразить следующим образом.
↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓
Вариант, изображенный слева, при котором число неспаренных 3d-
электронов максимально, отвечает высокоспиновому состоянию ионов
Fe
2+
, а второй вариант, при котором неспаренные электроны отсутствуют -
низкоспиновому состоянию. Какое именно состояние реализуется в струк-
туре конкретного кристалла - высоко- или низкоспиновое - можно устано-
вить при изучении магнитных свойств вещества. При низкоспиновом со-
стоянии иона переходного металла его валентная электронная оболочка
становится компактнее и поэтому ионный радиус должен быть меньше.
Так, например, согласно системе физических радиусов Р.Д. Шэннона, для
ионов Fe
2+
с координационным числом 6 в низкоспиновом состоянии ра-
диус равен 0.75Å, а в высокоспиновом - 0.92Å, а для ионов Fe
3+
с электрон-
ной конфигурацией 3d
5
при том же координационном числе ионный ради-
ус в низко- и высокоспиновом состоянии равен уже соответственно 0.69 и
0.79Å. Заметим, что именно уменьшение размера иона Fe
2+
при изменении
его спинового состояния, позволяет ему “протискиваться” в центр квадрата
из четырех атомов азота, лежащих в плоскости порфиринового цикла в ак-
тивном центре молекулы гемоглобина, и участвовать в процессе связыва-
ния молекул кислорода.
4. Ван-дер-ваальсовы радиусы атомов
Этот тип радиусов позволяет охарактеризовать расстояния между
соседними атомами, которые не образуют друг с другом валентных (то
есть сильных) химических связей, поскольку уже обладают заполненными
электронными оболочками, возникшими за счет других связей. Без особых
проблем ван-дер-ваальсовы радиусы определяются только для атомов
инертных газов. Кристаллы инертных газов имеют кубическую симметрию
и в их структуре атомы располагаются практически так же, как и в боль-
шинстве металлов, то есть каждый атом окружен 12 равноудаленными со-
седями. Поэтому в случае инертных газов в качестве ван-дер-ваальсова ра-
диуса принята половина кратчайшего расстояния между соседними атома-
ми. Определить ван-дер-ваальсовы радиусы других неметаллов оказалось
10

Страницы