Основы кристаллографии

Июль 26, 2022

Главная
Химия
Основы кристаллографии

Содержание

2. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА Конституция минерала – единство кристаллической структуры и химического состава. Аи Мускови́т – KAl2(AlSi3O10)(OH)2 Пирит
3. Свойства кристаллических веществ Пространственная, или кристаллическая, решетка: - узлы (отдельные точки, центры тяжести атомов и ионов),
4. Химическая связь в минералах Кристаллическое поле – общее кристаллическое пространство взаимодействующих атомов Типы химической связи Ионная
5. Металлическая («электронный газ») – Си, Аи Вандерваальсова (остаточная) связь: дальнее взаимодействие электронейтральных частей Сера – S,
6. Плотнейшая упаковка 1) форма атомов и ионов сферическая, 2) весь объем кристалла – из плотно соприкасающихся
7. Соответствие между моделями двухслойной (гексагональной) и трехслойной (кубической) плотнейшими упаковками и кристаллическими решетками тех же симметрий
8. Пустоты между шарами (26% объема) Типы: тетраэдрические и октаэдрические. Факторы многообразия структур минералов: тип упаковки, размер
9. КООРДИНАЦИОННЫЕ ЧИСЛА АТОМОВ Число ближайших соседних атомов в структуре минерала. Галит (NaCl): у атомов натрия и
10. Координационные числа и полиэдры, отношения радиусов катионов и анионов
11. РАДИУСЫ АТОМОВ И ИОНОВ В КРИСТАЛЛАХ Радиусы периодической системы элементов – к гипотетическому атомарному или ионному
12. СПОСОБЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР МИНЕРАЛОВ Структура галита в шариковом изображении, в виде сфер и полиэдров Изображение
13. Полиморфизм Вещества одного состава, но разной структуры: - полиморфные модификации (физика и химия), разные минералы (минералогия).
14. TiO2 Анатаз Брукит Рутил
15. Устойчивость модификаций – в определенных пределах t° и Р. Переход – через энергетический барьер. Структуры графита
16. ИЗОМОРФИЗМ Изоструктурные соединения Fе2Оз (гематит) и Аl2Оз (корунд), SпО2 (касситерит), МпО2 (пиролюзит) и ТiO2 (рутил) Шпинель
17. Твердые растворы Явления замещения атомов, соответствующих по заряду и размеру – непрерывное изменение химического состава изоструктурных
18. Типы изоморфизма По характеру сохранения электронейтральности крис-таллической решетки (тип компенсации валентностей): а) изовалентный – замена ионов
20. Скачать презентацию

Слайд 2

КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА
Конституция минерала – единство кристаллической структуры и химического состава.
Аи
Мускови́т

– KAl2(AlSi3O10)(OH)2

Пирит – FeS2

Слайд 3

Свойства кристаллических веществ
Пространственная, или кристаллическая, решетка:
- узлы (отдельные точки, центры тяжести

атомов и ионов),
- ряды (совокупность узлов, лежащих на одной прямой),
- плоские сетки (плоскости, проходящие через любые 3 узла).
Особенность кристаллических структур – закономерная повторяемость в пространстве узлов, рядов и плоских сеток.
Свойства кристаллических веществ:
а) однородность строения (одинаковость взаимного расположения атомов во всех частях его объема);
б) анизотропия (неодинаковость св-в в разных направлениях),
в) симметричность,
г) способность самоограняться
14 типов кристаллических решеток (О. Бравэ)
и 230 законов расположения частиц (Е.С.Федоров)

Слайд 4

Химическая связь в минералах
Кристаллическое поле – общее кристаллическое пространство взаимодействующих атомов
Типы

химической связи
Ионная – электростатическое притяжение между ионами: галенит, PbS

Ковалентная – обобществление внешних электронов у электронейтральных атомов: алмаз, С

Слайд 5

Металлическая («электронный газ») – Си, Аи
Вандерваальсова (остаточная) связь:
дальнее

взаимодействие электронейтральных частей
Сера – S, реальгар – AsS

Слайд 6

Плотнейшая упаковка
1) форма атомов и ионов сферическая,
2) весь объем кристалла

– из плотно соприкасающихся атомов и ионов

Галенит - PbS

Трехслойная (кубическая)

Двухслойная (гексагональ-ная)

Плотнейшие упаковки

Слайд 7

Соответствие между моделями двухслойной (гексагональной) и трехслойной (кубической) плотнейшими упаковками и

кристаллическими решетками тех же симметрий

Слайд 8

Пустоты между шарами
(26% объема)
Типы: тетраэдрические и октаэдрические.
Факторы многообразия структур минералов:
тип

упаковки,
размер и валентность основных атомов,
набор атомов, заполняющих пустоты,
узор заселения пустот.
Минералов с плотнейшей упаковкой мало:
корунд Аl2О3, оливин, гранаты. Принцип.

Слайд 9

КООРДИНАЦИОННЫЕ ЧИСЛА АТОМОВ
Число ближайших соседних атомов в структуре минерала.
Галит (NaCl): у

атомов натрия и хлора – 6

Самородное золото (Au) – 12.

Слайд 10

Координационные числа и полиэдры,
отношения радиусов катионов и анионов

Слайд 11

РАДИУСЫ АТОМОВ И ИОНОВ В КРИСТАЛЛАХ
Радиусы периодической системы элементов – к

гипотетическому атомарному или ионному газу.
В реальных кристаллах – не измерены, а эксперимен-тально (рентгеновским и др. методами) – лишь межузельные расстояния: между центрами Si и O в SiO2 – 0,161 нм.
В 1923 г. Д. А. Вазашерна вычислил радиусы анионов F – 0,133, О – 0,132 нм. В. М. Гольдшмидт – принцип аддитивности (суммир. радиусов) – (в нм): Si – 0,039, Al – 0,057, Fe (II) – 0,082, Fe (III) – 0,067, Ca – 0,106, Na – 0,098, Mg – 0,078, Ti (IV) – 0,064.

Относительные размеры ионов в кристаллах,
по В. М. Гольдшмидту
А. С. Поваренных: ион Fе3+ в сульфидах – 0,111 нм, во фтори-дах – 0,086 нм, в оксидах – 0,094 нм. Na – от 0,109 до 0,131 нм.

Слайд 12

СПОСОБЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ
СТРУКТУР МИНЕРАЛОВ
Структура галита в шариковом изображении,
в

виде сфер и полиэдров

Изображение структуры сфалерита ZnS

Берилл Al2[Be3(Si6O18)] (воробьевит, аквамарин и гелиодор)

Слайд 13

Полиморфизм
Вещества одного состава, но разной структуры:
- полиморфные модификации (физика

и химия),
разные минералы (минералогия).
CaCO3: кальцит и арагонит

Слайд 14

TiO2
Анатаз Брукит Рутил

Слайд 15

Устойчивость модификаций – в определенных пределах t° и Р. Переход –

через энергетический барьер.

Структуры графита и алмаза, поля их устойчивости

Слайд 16

ИЗОМОРФИЗМ
Изоструктурные соединения
Fе2Оз (гематит) и Аl2Оз (корунд),
SпО2 (касситерит), МпО2

(пиролюзит) и ТiO2 (рутил)

Шпинель MgAl2O4 и магнетит Fe3O4

Слайд 17

Твердые растворы
Явления замещения атомов, соответствующих по заряду и размеру – непрерывное

изменение химического состава изоструктурных минералов. Без изменения решётки.

Сидерит – магнезит: правильно – (Fe, Mg)СОз.
Условия изоморфизма:
а) близость радиусов атомов: Mg2+ – 0,078 нм, Fe 2+ – 0,082 нм, Mп2+ – 0,08 нм;
б) сходство химических свойств элементов;
в) сохранение электронейтральности структуры минерала (двухвалентны).

Слайд 18

Типы изоморфизма
По характеру сохранения электронейтральности крис-таллической решетки (тип компенсации валентностей):
а)

изовалентный – замена ионов одинаковой валентности: Mg2+ на Fe2+ в магнезите;
б) гетеровалентный – замена ионов разной валентности:
- дефектная структура минералов (твердые растворы вычитания).
Химическая примесь индия (Iп3+) в сфалерите ZпS. Ионы Zп2+ (радиус 0,082 нм) в трех узлах кристаллической решетки «уступают» место двум ионам Iп3+ (радиус 0,093 нм) и одной вакансии (красный).

Основы кристаллографии

Содержание

КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРАКонституция минерала – единство кристаллической структуры и химического состава.Аи Мускови́т

Свойства кристаллических веществПространственная, или кристаллическая, решетка:- узлы (отдельные точки, центры тяжести

Химическая связь в минералахКристаллическое поле – общее кристаллическое пространство взаимодействующих атомовТипы

Металлическая («электронный газ») – Си, Аи Вандерваальсова (остаточная) связь: дальнее

Плотнейшая упаковка 1) форма атомов и ионов сферическая,2) весь объем кристалла

Соответствие между моделями двухслойной (гексагональной) и трехслойной (кубической) плотнейшими упаковками и

Пустоты между шарами(26% объема)Типы: тетраэдрические и октаэдрические. Факторы многообразия структур минералов:тип

КООРДИНАЦИОННЫЕ ЧИСЛА АТОМОВЧисло ближайших соседних атомов в структуре минерала.Галит (NaCl): у

Координационные числа и полиэдры, отношения радиусов катионов и анионов

РАДИУСЫ АТОМОВ И ИОНОВ В КРИСТАЛЛАХРадиусы периодической системы элементов – к

СПОСОБЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР МИНЕРАЛОВ Структура галита в шариковом изображении, в

Полиморфизм Вещества одного состава, но разной структуры: - полиморфные модификации (физика

TiO2Анатаз Брукит Рутил