Tietyntyyppiset atomit muodostavat säännöllisiä kolmiulotteisia toistuvia rakenteita, kun ne sitoutuvat muihin elementteihin. Näitä toistuvia kuvioita kutsutaan kideverkoiksi, ja ne ovat ominaisia ionisille kiinteille aineille tai yhdisteille, jotka sisältävät ionisidoksia, kuten pöytäsuola (paljon enemmän alla).
Näillä kiteillä on pieniä toistuvia osia, jotka ylpeillä kationittai positiivisesti varautuneet atomit niiden keskellä. Tämä keskeinen atomi liittyy geometrisesti tiettyyn määrään anionit yhden monista tutuista malleista. Kukin anioni voidaan puolestaan kuvitella istuvan oman toistuvan yksikönsä keskellä ja olla yhteydessä a: han tietty määrä kationeja, joka voi olla sama numero tai eri numero kuin kationikeskuksessa esimerkki.
Tätä numeroa kutsutaan koordinointinumero tai nivelside, koskee pikemminkin ioneja kuin "natiivia" atomeja ja määrittää kiinteän aineen suuremman kolmiulotteisen muodon ennustettavissa olevilla tavoilla, jotka liittyvät perusatomiarkkitehtuuriin. Se määrittää myös värin elektronien ja kideverkon muiden komponenttien välisten erityisten ja ainutlaatuisten etäisyyksien vuoksi.
Koordinaationumeron määrittäminen
Jos sinulla on pääsy kolmiulotteisiin malleihin tavallisista kristallihila-malleista, voit tarkastaa yhden visuaalisesti "yksikkö" sekä anionin että kationin näkökulmasta ja katso kuinka moni "käsivarsi" tavoittaa vastakkaisen ionin veloittaa. Useimmissa tapauksissa sinun on kuitenkin luotettava online-tutkimuksen yhdistelmään ja molekyylikaavojen käyttämiseen.
Esimerkki: Kaava ioniselle yhdisteelle natriumkloridiatai pöytäsuola on NaCl. Tämä tarkoittaa, että jokaiseen kationiin tulisi liittää täsmälleen yksi anioni; liganssin kielellä tämä tarkoittaa, että kationi Na+ ja anioni Cl− on sama koordinointinumero.
Tarkastuksen jälkeen NaCl: n rakenne näyttää jokaisen Na: n+ ioni, jolla on Cl− naapuri ylä- ja alapuolella, vasemmalla ja oikealla sekä edessä ja takana. Sama pätee Cl: stä− näkökulmasta. Molempien ionien koordinaatioluku on 6.
Raskaamman ionin koordinointinumero
Kationien ja anionien molekyylisuhde on 1: 1 kiteessä, mikä tarkoittaa, että niillä on sama koordinaatioluku, mutta tämä ei tarkoita, että luku olisi kiinteä 6. Numero 6 on kätevä luku kolmiulotteisessa tilassa ylös-alas-oikealle-vasemmalle-eteenpäin-taaksepäin-symmetrialle. Mutta entä jos nämä "yhteydet" suuntautuisivat vinosti, ikään kuin ne osoittavat poispäin kuution keskiosasta kohti sen kaikkia kulmia?
Itse asiassa cesiumkloridin eli CsCl: n ristikko on järjestetty näin. Cesiumilla ja natriumilla on sama määrä valenssielektroneja, joten teoriassa NaCl: lla ja CsCl: llä voi olla samanlaisia kiteitä. Cesium-ioni on kuitenkin paljon massiivisempi kuin natrium-ioni, ja koska se vie enemmän tilaa, se sovitetaan paremmin koordinointiluvulla 8. Nyt naapuri-ioneja löytyy puhtaasti diagonaaleista; ne ovat kauempana kuin NaCl: ssä, mutta myös lukuisampia.
Koska tässä yhdisteessä on cesiumia ja klooria suhteessa 1: 1, kloridi-ionin koordinaatioluku on tässä tapauksessa 8.
Esimerkki epätasaisesta koordinaatioluvusta
Titaanioksidi (TiO2) on esimerkki kristallirakenteesta, joka sisältää anioneja ja kationeja suhteessa 2: 1. Joten hilan perusyksikkö on tetraedrinen: kukin Ti4+ kationi on kuuden O: n keskellä2-ioneja, kun taas jokainen O2-ionilla on kolme välitöntä Ti: tä4+ naapureita.
Ti-koordinaationumero4+ on 6, kun taas O: lla2-ioni on 3. Tällä on kemiallinen merkitys, koska kaava TiO2 tarkoittaa, että tässä yhdisteessä on kaksi kertaa niin paljon happi-ioneja kuin titaani-ioneissa.