2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Uopšteno govoreći, anjoni su mnogo veći od katjona, i stoga su anjoni ti koji čine okvir i manji kationi koji se uklapaju u rupe (poznate kao međuprostori) koje postoje između anjona. Ali prije nego počnemo raspravljati o različitim vrstama pakiranja, moramo imati na umu neke općenite principe koji se često primjenjuju na jonske mreže.
1- Pretpostavlja se da su joni nabijene sfere, neshvatljive i nepolarizirane. Određeni stepen kovalentnosti normalno postoji u svim jonskim jedinjenjima; ali ipak, čini se da model tvrde sfere radi prilično dobro za većinu jedinjenja koja su klasifikovana kao jonska.
2- Joni imaju tendenciju da se okruže sa najvećim brojem jona suprotnog naboja i to na najkompaktniji mogući način. Ovaj princip je posebno važan u slučaju katjona. Tipično, u usvojenom aranžmanu pakovanja, kation je dovoljno velik da omogući anjonima da ga okruže bez da se stvarno dodiruju.
3- Odnos kationa i anjona treba da odražava hemijski sastav jedinjenja. Tako na primjer, kristalna struktura kalcijum hlorida, CaCl2, mora se sastojati od formiranja hloridnih anjona sa samo upola manjim brojem kalcijumovih kationa u kristalnoj rešetki.
Kao što smo nazvali utačka 2, raspored pakovanja jonskog jedinjenja obično je određen uporednom veličinom jona. Zahvaljujući Pitagorinoj teoremi možemo izračunati optimalni odnos poluprečnika kationa i radijusa anjona, koji je 0,414. Numerička vrijednost r+/r-, poznata je kao omjer radijusa.
Ako je kation veći od onog koji daje optimalni omjer od 0,414, anjoni će se razdvojiti. U stvari, to se dešava u većini slučajeva, a veća udaljenost anion-anion smanjuje elektrostatičko odbijanje između aniona. Međutim, kada omjer radijusa dostigne vrijednost od 0,732, postaje moguće smjestiti osam anjona oko kationa. Suprotno tome, ako je odnos radijusa manji od 0,414, anjoni će biti u bliskom kontaktu i izgleda da se katjoni "odbijaju" od centralne šupljine. Umjesto da dopuste da se to dogodi, anjoni se preuređuju kako bi stvorili manje šupljine okružene sa četiri jedinstvena anjona.
Možemo razgovarati o različitim slučajevima jonskih mreža, kao što je slučaj cubic, slučaj oktaedarska, ili slučajtetraedarski.
Najbolji način da se predstavi jonska rešetka je da se prvo razmotri raspored aniona, a zatim ispita koordinacijski broj praznina u anionskim okvirima. Jedini raspored pakovanja koji ima rupe sa osam anjona oko njih je jednostavan kubni oblik. Obično se stavljaKao klasičan primjer, cezijum hlorid, budući da je ovo jedinjenje ono koje daje ime ovoj vrsti mreže.
Kada je odnos poluprečnika manji od 0,732, anjoni u strukturi cezijum hlorida se više ne odvajaju od strane katjona. Potencijalna odbijanja između aniona uzrokuju da oktaedarska geometrija postane preferirani raspored. Za tako manji omjer radijusa, šest anjona se može smjestiti oko kationa bez dodirivanja jedan drugog. Stvarni raspored aniona zasniva se na bliskoj kubičnoj formaciji u kojoj se nalaze oktaedarska jaja i tetraedarske rupe.
U oktaedarski pakovanju, sve oktaedarske rupe su zauzete kationima i sve tetraedarske rupe su prazne. Umjesto toga, jonska jedinjenja u kojima su kationi mnogo manji od anjona mogu se vizualizirati kao zbijeni okviri anjona, sa kationima smještenim u tetraedarskim rupama.
