Zawartość
- Cząsteczki związane kowalencyjnie
- Kompleksy metali przejściowych
- Metaliczne ciała stałe
- Jonowe ciała stałe
W materii stałej atomy i cząsteczki tworzą różnorodne struktury geometryczne w zależności od ich połączenia.W każdej strukturze atom centralny dzieli elektrony z innymi atomami lub cząsteczkami jonowymi, a kształt struktury zależy od sposobu podziału elektronów. Liczba koordynacyjna atomu centralnego jest wskaźnikiem, ile atomów lub cząsteczek tworzy z nim wiązania, a to jest wyznacznik kształtu molekularnego i ostatecznie właściwości ciała stałego. W przypadku kowalencyjnie związanych cząsteczek i kompleksów metali przejściowych chemicy wyprowadzają liczbę koordynacyjną ze wzoru chemicznego. Obliczają liczbę koordynacyjną dla ciał stałych metalicznych, badając strukturę sieci.
Cząsteczki związane kowalencyjnie
W kowalencyjnie związanej cząsteczce chemicy określają liczbę koordynacyjną atomu centralnego, zliczając liczbę związanych atomów. Na przykład w cząsteczce metanu centralny atom węgla jest związany z czterema atomami wodoru, więc jego liczba koordynacyjna wynosi 4. Liczba ta może być łatwo określona na podstawie wzoru chemicznego metanu: CH4.
Ta sama zależność dotyczy związków jonowych. Na przykład numer koordynacyjny cząsteczki trójtlenku węgla (CO3)2- wynosi 3, a ładunek jonu wynosi -2.
Kompleksy metali przejściowych
Metale przejściowe, które zajmują kolumny od 3 do 12 układu okresowego, tworzą kompleksy z grupami atomów zwanymi ligandami. Koordynacja metalu przejściowego jest ponownie podana przez liczbę atomów, z którymi związany jest atom centralny. Na przykład numer koordynacyjny związku jonowego CoCl2(NH3)4+ wynosi 6, ponieważ centralny atom kobaltu wiąże się z dwoma atomami chloru i czterema atomami azotu. W FeN42+, liczba koordynacyjna wynosi 4, ponieważ jest to liczba wiązań utworzonych przez centralny atom żelaza, mimo że atomy azotu tworzą kompleks sieciowy poprzez wiązanie ze sobą.
Metaliczne ciała stałe
W metalicznych ciałach stałych nie ma wyraźnego wiązania między parami atomów, więc chemicy określają koordynację struktury, wybierając pojedynczy atom i licząc liczbę atomów bezpośrednio go otaczających. Na przykład atom, który jest częścią struktury warstwowej, może mieć pod sobą trzy atomy, trzy nad nim i sześć otaczających go w tej samej warstwie. Liczba koordynacyjna tego atomu wynosiłaby 12.
Atomy w stałym krysztale często formują się w struktury geometryczne zwane komórkami, a komórki te powtarzają się w nieskończoność, tworząc strukturę krystaliczną. Odszyfrowanie kształtu komórki umożliwia obliczenie liczby koordynacyjnej, która jest taka sama dla każdego atomu w strukturze. Na przykład struktura sześcienna ma jeden atom pośrodku otoczony przez jeden w każdym rogu, w sumie osiem, więc liczba koordynacyjna wynosi 8.
Jonowe ciała stałe
Chlorek sodu (NaCl) jest przykładem jonowego ciała stałego, które jest utworzone przez kation (Na+) i anion (Cl-). W metalu jonowym liczba koordynacyjna kationu jest równa liczbie anionów znajdujących się blisko niego. NaCl jest strukturą sześcienną, a każdy kation sodu jest otoczony czterema jonami chloru na tej samej płaszczyźnie, a także jednym poniżej i jednym powyżej, więc liczba koordynacyjna wynosi 6. Z tego samego powodu koordynacja każdego anionu chloru jest również 6.