Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Расстояния в соединениях 1 страница



2015-11-10 549 Обсуждений (0)
Расстояния в соединениях 1 страница 0.00 из 5.00 0 оценок




До сих пор, в обсуждении межатомных расстояний, мы имели дело с совокупностями, состоящими из одинаковых атомов. Те же общие принципы применяются и к совокупностям разных атомов, но существование различий между компонентами таких систем вносит новые факторы, которые нам захочется исследовать.

Вопросы, рассматриваемые в этой главе, не имеют отношения к комбинациям электроположительных элементов (совокупностям, являющимся скорее смесями или сплавами, чем химическими соединениями). Как отмечалось в главе 18 тома 1, пропорции, в которых такие элементы могут комбинироваться, определяются или ограничиваются геометрическими соображениями, но, если исключить такие влияния, разные атомы могут комбинироваться на той же основе, что и одинаковые. Здесь, по характеру и действию, силы идентичны виду комбинации, которую мы назвали положительной ориентацией. Согласно уже установленным принципам, результирующее электрическое вращение равно (t1t2)1/2, геометрическому среднему двух составляющих. Если два элемента обладают разными магнитными вращениями, результирующее тоже будет геометрическим средним индивидуальных вращений, поскольку магнитные вращения всегда обладают положительными смещениями и комбинируются так же, как положительные электрические смещения. Следовательно, выведенные действующие электрические и магнитные удельные смещения можно ввести в надлежащие уравнения силы и расстояния из главы 1.

Комбинации разных положительных атомов могут иметь место и на основе обратной ориентации, альтернативной структуры, доступной совокупности элементов. Если электрические вращения компонентов разные, результирующее удельное вращение двухатомной комбинации не будет требуемым нейтральным 5 или 10, а вторая пара атомов, ориентированная противоположно первой, создаст четырехатомную структуру, обладающую необходимым равновесием вращения. Как указывалось в томе 1, самый простой вид комбинации в химических соединениях базируется на нормальной ориентации, в которой электроположительные элементы Деления I соединяются с электроотрицательными элементами Деления IV на основе численно равных смещений. Результирующее действующее удельное магнитное вращение можно вычислить так же, как и для всех положительных структур. Но, как мы видели в обсуждении межатомных расстояний элементов, когда между положительными и отрицательными электрическими вращениями устанавливается равновесие, результирующее является суммой двух отдельных величин, а не средним.

 

Таблица 7: Расстояния – Соединения вида NaCl

Соединение Удельное вращение Расстояние
Магнитное Электрическое Выч. Набл.
  LiH   3(2)   3(2)     2,04   2,04
  LiF   3(2)   3(2)     2,04   2,01
  LiCl   3(2)   3½-3½     2,57   2,57
  LiBr   3(2)   4-4     2,77   2,75
  Li   3(2)   5-4     2,96   3,00
  NaF   3-2½   3(2)     2,26   2,31
  NaCl   3-2½   3½-3½     2,77   2,81
  NaBr   3-2½   4-4     2,94   2,98
  NaI   3-3   5-4     3,21   3,23
  MgO   3-3   3(2)     2,15   2,10
  MgS   3-3   3½-3½     2,60   2,59
  MgSe   3-3   4-4     2,76   2,72
  KF   4-3   3(2)     2,63   2,67
  KCl   4-3   3½-3½     3,11   3,14
  KBr   4-3   4-4     3,30   3,29
  KI   4-3   5-4     3,47   3,52
  CaO   4-3   3(2)     2,38   2,40
  CaS   4-3   3½-3½     2,81   2,84
  CaSe   4-3   4-4     2,98   2,95
  CaTe   4-3   5-4     3,13   3,17
  ScN   4-3   3(2)     2,22   2,22
  TiC   4-3   3(2)     2,12   2,16
  RbF   4-4   3(2)     2,77   2,82
  RbCl   4-4   3½-3½     3,24   3,27
  RbBr   4-4   4-4     3,43   3,43
  RbI   4-4   5-4     3,61   3,66
  SrO   4-4   3(2)     2,51   2,57
  SrS   4-4   3½-3½     2,92   2,93
  SrSe   4-4   4-4     3,10   3,11
  SrTe   4-4   5-4     3,26   3,24
  CsF   5-4   3(2)     2,96   3,00
  CsCl   5-4   4-3     3,47   3,51
  BaO   5-4½   3(2)     2,72   2,76
  BaS   5-4½   4-3     3,17   3,17
  BaSe   5-4½   4-4     3,30   3,31
  BaTe   5-4½   5-4     3,47   3,49
  LaN   5-4   3(2)     2,61   2,63
  LaP   5-4   4-3     2,99   3,01
  LaAs   5-4   4-4     3,04   3,06
  LaSb   5-4   5-4     3,20   3,24
  LaBi   5-4   5-4½     3,24   3,28

 

Когда такая компоновка объединяет один электроположительный атом с другим электроотрицательным атомом, результирующая структура обычно представляет собой простой куб, с атомами каждого элемента, занимающими противоположные углы куба. Такая структура называется хлоридом натрия – самый знакомый член семейства соединений, кристаллизующихся в такой форме. Таблица 7 предоставляет межатомные расстояния ряда обычных кристаллов вида NaCl. Из нее видно, что определенные характеристики вращения, свойственные элементам, входящим в совокупности, переносятся и на их соединения. Второй элемент в каждой группе показывает то же предпочтение для вращения на основе вибрации два, с каким мы сталкивались при исследовании структур элементов. Здесь, вновь, предпочтение распространяется на некоторые из последующих элементов. И в таких сериях соединений как CaO, SeN, TiC, на протяжении всех серий, один компонент сохраняет статус вибрации два, а результирующие действующие вращения представляют 5½, 7, 8½, а не 6, 8 и 10. Как и в ранее исследованных структурах элементов, в соединениях, элементы самых низких групп обладают измерениями с недействующей силой. Если у обоих компонентов действующие измерения не одинаковы, вся сила вращения более активного компонента действует в его оставшихся измерениях, а действующее вращение в неактивном измерении равно единице. Например, величина ln t для магнитного вращения 3 составляет 1,099 в трех измерениях или 0,7324 в двух измерениях. Если это двумерное вращение комбинируется с трехмерным магнитным вращением x, результирующая величина ln t равняется (0.7324 x)½, геометрическому среднему индивидуальных величин в двух измерениях и x в третьем. Средняя величина для всех трех измерений составляет (0.7324 x2)¹/3.

Не активность измерений в более низких группах играет лишь незначительную роль в структурах элементов, что может быть видно из того факта, что ей не уделяется никакого внимания вплоть до почти конца Таблицы 8.

Соединения лития с одновалентными, отрицательными элементами следуют обычному паттерну и включены в таблицу 7, но в соединениях с двухвалентными элементами, паттерны не обычные, поэтому они опущены в таблице 8. Как мы увидим в главе 6, необычность возникает за счет того, что два атома лития в молекуле типа CaF2 действуют как радикал, а не как независимые составляющие молекулы.

 

Таблица 8: Расстояния – Соединения вида CaF2

Соединение Удельное вращение Расстояние
Магнитное Электрическое Выч. Набл.
  Na2O   3-2½   3(2)     2,39   2,40
  Na2S   3-2½   4-3     2,83   2,83
  Na2Se   3-2½   4-4     2,94   2,95
  Na2Te   3-2½   5-4½     3,13   3,17
  Mg2Si   3-3   4-3     2,73   2,77
  Mg2Ge   3-3   4-4     2,76   2,76
  Mg2Sn   3-3   5-4     2,90   2,93
  Mg2Pb   3-3   5-4½     2,94   2,96
  K2O   4-3   3(2)     2,79   2,79
  K2S   4-3   4-3     3,17   3,20
  K2Se   4-3   4-4     3,30   3,33
  K2Te   4-3   5-4½     3,51   3,53
  CaF2   4-3   3(2)     2,38   2,36
  Rb2O   4-4   3(2)     2,94   2,92
  Rb2S   4-4   4-3     3,30   3,31
  SrF2   4-4   3(2)     2,50   2,50
  SrCl2   4-4   4-3     2,98   3,03
  BaF2   5-4   3(2)     2,68   2,68
  BaCl2   5-4½   4-3     3,17   3,18*

 

Таблицы 7 и 8, две таблицы для нормальной ориентации, предлагают впечатляющее подтверждение правомочности теоретических находок. Когда имеешь дело с межатомными расстояниями, одной из проблем является: Из-за относительно небольшого общего числа элементов, количество элементов, к которым можно применить любую конкретную магнитную комбинацию вращения, тоже невелико. Отсюда, с первого взгляда, довольно трудно установить аутентичность величин вращения. Но это не относится к соединениям обычного типа, поскольку они более многочисленны и менее переменчивы. В таблицах есть два элемента, сера и хлор, обладающие разными магнитными вращениями при разных условиях. В кристаллах вида CaF2 и в виде комбинаций с элементами Группы 4А они обладают вращением 4-3. В других соединениях вида NaCl они обладают вращениями 3½-3½. Имеются и еще два элемента, каждый из которых, согласно ныне доступной информации, отклоняется от нормальных вращений в одном из перечисленных соединений. Все элементы, входящие в 60 соединений в двух таблицах обладают одинаковыми магнитными вращениями в каждом соединении, в котором они участвуют.

Кроме того, когда принимаются во внимание различия между совокупностями элементов и соединениями, между вращениями в соединениях и удельными вращениями тех же элементов в совокупностях элементов имеется согласованность. Самое известное различие такого вида является результатом того, что элемент Деления IV в соединении играет чисто отрицательную роль. По этой причине, он принимает магнитное вращение следующей более высокой группы. В совокупностях элементов, половина атомов переориентируется так, чтобы участвовать в положительной роли. Поэтому, они стремятся сохранять обычное вращение группы, к которой принадлежат на самом деле. Например, элементы Группы 3А Деления IV, германий, мышьяк, селен и бром, обладают обычным удельным вращением их группы, 4-3, в кристаллах элементов, но в соединениях они принимают удельное вращение 4-4 Группы 3В, выступая в качестве отрицательных членов этой группы.

Еще одно различие между двумя классами структур в том, что элементы более высоких групп, имеющие выбор расширения вращения на вторую единицу вибрации, меньше делают это, если комбинируются с элементом, вращающимся исключительно на основе вибрации один. Кроме этих отклонений по известным причинам, величины удельного магнитного вращения, определенные для элементов в главе 2, применимы и к соединениям. Такая эквивалентность не применяется к удельным электрическим вращениям. Поскольку они определяются способом, которым вращения составляющих каждой совокупности ориентируются относительно друг друга, в двух классах структур отношение другое.

Применение тех же уравнений и, в общем, тех же числовых величин к вычислению расстояний в элементах и соединениях резко контрастирует с традиционной теорией, которая рассматривает межатомное расстояние как определяемое “размерами” атомов. Например, атом или “ион” натрия в кристалле NaCl имеет радиус только 60% радиуса атома в совокупности, состоящей из элементов. Если этот атом участвует в комбинации, которая не включается в класс “ионных”, нынешняя теория предлагает другой “размер” – то, что называется “ковалентным” радиусом. Насколько мы можем сказать, необходимость допущения необычного изменения в размере одного и того же объекта устраняется находкой, что изменения межатомного расстояния не имеют ничего общего с размерами атомов, а просто указывают на различия в положении равновесия между силами, направленными вовне и наружу, действию которых подвергаются атомы.

Другой вид ориентации, формирующий относительно простое бинарное соединение, - комбинация вращений, которую мы обнаруживаем в ромбовидной структуре. Как у элементов, это равновесие между атомом элемента Деления IV и атомом элемента Деления III, требование, чтобы t1+ t2 = 8. Очевидно, что этому требованию удовлетворяют только те элементы, чье отрицательное смещение вращения (валентность) равна 4, но любой элемент Деления IV может устанавливать равновесие такого вида с подходящим элементом Деления III.

С кубическим ромбовидным классом кристаллов типа сульфида цинка тесно связана шестиугольная структура, основанная на той же ориентации и содержащая те же равные пропорции двух составляющих. Поскольку в двух формах эти контролирующие факторы идентичны, кристаллы класса шестиугольной окиси цинка обладают теми же межатомными расстояниями, что и соответствующие структуры сульфида цинка. В примерах, когда межатомные силы одинаковы, существует небольшое вероятностное преимущество одного вида кристалла над другим, и при подходящих условиях может формироваться любой из этих кристаллов. Таблица 9 демонстрирует межатомные расстояния для некоторых обычных кристаллов этих двух классов.

 

Таблица 9: Расстояния – Соединения ромбовидного типа

Соединение Удельное вращение Расстояние
Магнитное Электрическое        
ZnS (кубический) класс Выч. Набл.
  AlP 3-4 3½-3½     2,32   2,35
  AlAs 3-4 4-4     2,62   2,43
  AlSb 3-4 5-4½     2,62   2,66
  SiC 3-4 3(2)     1,94   1,93*
  CuCl 3-4 3½-3½     2,32   2,35
  CuBr 3-4 4-4     2,46   2,46
  CuI 3-4 5-4     2,59   2,62
  ZnS 3-4 3½-3½     2,32   2,36
  ZnSe 3-4 4-4     2,46   2,45
  ZnTe 3-4 5-4½     2,62   2,63*
  GaP 3-4 3½-3½     2,32   2,36
  GaAs 3-4 4-4     2,46   2,43
  GaSb 3-4 5-4½     2,62   2,65
  AgI 4-4 5-4     2,80   2,81
  CdS 4-4 3½-3½     2,51   2,52
  CdTe 4-4 5-4     2,80   2,78
  InP 4-4 3½-3½     2,51   2,54
  InAs 4-4 4-4     2,66   2,62
  InSb 4-4 5-4     2,80   2,80
  AlN 3-4 3(2)     1,94   1,90
  ZnO 3-4 3(2)     1,94   1,95
  ZnS 3-4 3½-3½     2,32   2,33
  GaN 3-4 3(2)     1,94   1,94
  AgI 4-4 5-4     2,80   2,81
  CdS 4-4 3½-3½     2,51   2,51
  CdSe 4-4 4-4     2,66   2,63
  InN 4-4 3(2)     2,15   2,13

 

Комментарии, высказанные по поводу состоятельности величин удельного вращения в таблицах 7 и 8, относятся и к величинам таблицы 9. Большинство элементов, участвующих в соединениях этой таблицы, имеет те же вращения, что и в предыдущих таблицах, а там, где имеются исключения, отклонения носят обычную и предсказуемую природу.



2015-11-10 549 Обсуждений (0)
Расстояния в соединениях 1 страница 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Расстояния в соединениях 1 страница

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас...
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...



©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (549)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.008 сек.)