Určité druhy atomů tvoří pravidelné trojrozměrné opakující se struktury, když se spojí s jinými prvky. Tyto opakující se vzory se nazývají krystalové mřížky a jsou charakteristické pro iontové pevné látky nebo sloučeniny, které obsahují iontové vazby, jako je kuchyňská sůl (mnohem více níže).
Tyto krystaly mají drobné opakující se části, které se chlubí kationtynebo kladně nabité atomy v jejich středu. Tento centrální atom je geometricky spojen s určitým počtem anionty prostřednictvím jednoho z mnoha známých vzorů. Každý anion si zase lze představit, že sedí ve středu své vlastní opakující se jednotky a sdružuje se s určitý počet kationů, což může být stejný počet nebo jiný počet jako v kationtu ve středu příklad.
Toto číslo se nazývá koordinační číslo nebo ligotavost„platí spíše pro ionty než pro„ nativní “atomy a určuje větší trojrozměrný tvar tělesa předvídatelnými způsoby, které se vztahují k základní atomové architektuře. Určuje také barvu díky specifickým a jedinečným vzdálenostem mezi elektrony a dalšími složkami krystalové mřížky.
Stanovení koordinačního čísla
Pokud máte náhodou přístup k trojrozměrným modelům vzorů běžných krystalových mřížek, můžete si jeden vizuálně prohlédnout „jednotka“ z pohledu aniontu i kationtu a uvidíte, kolik „paží“ dosáhne na iont opačného nabít. Ve většině případů se však budete muset spolehnout na kombinaci online výzkumu a použití molekulárních vzorců.
Příklad: Vzorec pro iontovou sloučeninu chlorid sodnýnebo kuchyňská sůl je NaCl. To znamená, že s každým kationem by měl být spojen přesně jeden anion; v jazyce ligance to znamená, že kation Na+ a anion Cl− mít stejné koordinační číslo.
Při kontrole ukazuje struktura NaCl každý Na+ iont s Cl− soused nahoře a dole, nalevo a napravo a dopředu a dozadu. Totéž platí pro kl− perspektivní. Koordinační číslo pro oba ionty je 6.
Koordinační číslo těžšího iontu
Kationty a anionty představují v krystalu molekulární poměr 1: 1, což znamená, že mají stejné koordinační číslo, ale to neznamená, že je počet stanoven na 6. Číslo 6 je vhodné číslo v trojrozměrném prostoru kvůli symetrii nahoru-dolů-doprava-doleva-dopředu-dozadu. Ale co kdyby tato „spojení“ byla orientována úhlopříčně, jako by směřovala od středu krychle ke všem jejím rohům?
Ve skutečnosti je tak uspořádána mřížka chloridu cesného neboli CsCl. Cesium a sodík mají stejný počet valenčních elektronů, takže teoreticky mohou NaCl a CsCl vykazovat podobné krystaly. Ion cesia je však mnohem masivnější než iont sodný, a protože zabírá více místa, je lépe přizpůsoben koordinačnímu číslu 8. Sousední ionty se nyní nacházejí čistě podél úhlopříček; jsou vzdálenější než v NaCl, ale také početnější.
Protože v této sloučenině existuje cesium a chlor v poměru 1: 1, je v tomto případě koordinační číslo pro chloridový iont 8.
Příklad nerovnoměrného koordinačního čísla
Oxid titaničitý (TiO2) je příkladem krystalové struktury obsahující anionty a kationty v poměru 2: 1. Takže základní jednotka mřížky je čtyřboká: Každý Ti4+ kation je uprostřed šesti O2-ionty, zatímco každý O2-ion má tři bezprostřední Ti4+ sousedé.
Koordinační číslo pro Ti4+ je 6, zatímco O2-ion je 3. To dává chemický smysl od vzorce TiO2 znamená, že v této sloučenině existuje dvakrát tolik iontů kyslíku než titanových iontů.