გარკვეული სახის ატომები ქმნიან რეგულარულ სამგანზომილებიან განმეორებად სტრუქტურებს, როდესაც ისინი სხვა ელემენტებთან კავშირში არიან. ამ განმეორებად ნიმუშებს ბროლის ბადეებს უწოდებენ და ისინი ახასიათებენ იონურ მყარ ნივთიერებებს, ან ნაერთებს, რომლებიც შეიცავს იონურ კავშირებს, მაგალითად სუფრის მარილს (გაცილებით ქვემოთ).
ამ კრისტალებს აქვს პატარა გამეორებადი განყოფილებები, რომლებიც ტრაბახობენ კატიონები, ან დადებითად დამუხტული ატომები, მათ ცენტრში. ეს ცენტრალური ატომი გეომეტრიულად ასოცირდება გარკვეულ რაოდენობასთან ანიონები ნაცნობი ნიმუშებიდან ერთ – ერთი. თითოეული ანიონი თავის მხრივ შეიძლება წარმოიდგინოს, რომ იჯდეს საკუთარი გამეორების განყოფილების ცენტრში და ასოცირდება ა კატიონების გარკვეული რაოდენობა, რომელიც შეიძლება იყოს იგივე ან სხვა ნომერი, როგორც კათიონის ცენტრში მაგალითი.
ამ ნომერს, ე.წ. კოორდინაციის ნომერი ან ligancy, ვრცელდება იონებზე, ვიდრე "მშობლიურ" ატომებზე და განსაზღვრავს მყარი მასალის უფრო დიდ სამგანზომილებიან ფორმას პროგნოზირებადი გზით, რაც უკავშირდება ფუნდამენტურ ატომურ არქიტექტურას. იგი ასევე განსაზღვრავს ფერს ელექტრონებსა და ბროლის ქსელის სხვა კომპონენტებს შორის სპეციფიკური და უნიკალური მანძილების გამო.
კოორდინაციის ნომრის განსაზღვრა
თუ შემთხვევით გაქვთ წვრილი კრისტალური ქსელის პატერების სამგანზომილებიანი მოდელები, შეგიძლიათ ვიზუალურად შეამოწმოთ "ერთეული" როგორც ანიონის, ასევე კატიონის პერსპექტივიდან და ნახეთ რამდენი "მკლავი" მიაღწევს მოპირდაპირე იონს მუხტი. უმეტეს შემთხვევაში, თქვენ უნდა დაეყრდნოთ ონლაინ კვლევის კომბინაციას და მოლეკულური ფორმულების გამოყენებას.
მაგალითი: იონური ნაერთის ფორმულა ნატრიუმის ქლორიდი, ან სუფრის მარილი, არის NaCl. ეს ნიშნავს, რომ ყველა კატიონს ზუსტად ერთი ანიონი უნდა ჰქონდეს მასთან ასოცირებული; ligancy ენაზე, ეს ნიშნავს, რომ კათიონის Na+ და ანიონი Cl− აქვს იგივე კოორდინაციის ნომერი.
შემოწმების შემდეგ, NaCl– ის სტრუქტურა გვიჩვენებს თითოეულ Na– ს+ იონი, რომელსაც აქვს Cl− მეზობელი ზემოთ და ქვემოთ, მარცხნივ და მარჯვნივ, და წინ და უკან. იგივე ითქმის Cl− პერსპექტივა ორივე იონის კოორდინაციის ნომერია 6.
უფრო მძიმე იონის საკოორდინაციო ნომერი
კათიონები და ანიონები წარმოადგენენ 1: 1 მოლეკულურ თანაფარდობას კრისტალში, რაც ნიშნავს, რომ მათ აქვთ ერთი და იგივე კოორდინაციის ნომერი, მაგრამ ეს არ ნიშნავს რომ ნომერი დაფიქსირებულია 6-ზე. ნომერი 6 არის მოსახერხებელი რიცხვი სამგანზომილებიან სივრცეში ზემოთ-ქვემოთ-მარცხნივ-წინ-უკან-უკან სიმეტრიის გამო. მაგრამ რა მოხდება, თუ ეს "კავშირები" დიაგონალზეა ორიენტირებული, თითქოს კუბის ცენტრიდან მისი ყველა კუთხისკენ არის მიმართული?
სინამდვილეში, ასე არის მოწყობილი ცეზიუმის ქლორიდის, ან CsCl- ის ბადე. ცეზიუმსა და ნატრიუმს აქვთ იგივე რაოდენობის ვალენტური ელექტრონები, ამიტომ თეორიულად NaCl და CsCl შეიძლება გამოავლინონ მსგავსი კრისტალები. ამასთან, ცეზიუმის იონი გაცილებით მასიურია, ვიდრე ნატრიუმის იონი, და რადგან ის მეტ ადგილს იკავებს, იგი უკეთესად ითავსებს საკოორდინაციო ნომერი 8-ით. ახლა, მეზობელი იონები გვხვდება მხოლოდ დიაგონალების გასწვრივ; ისინი უფრო შორს არიან ვიდრე NaCl– ში, მაგრამ ასევე უფრო მრავალრიცხოვანია.
იმის გამო, რომ ცეზიუმი და ქლორი ამ ნაერთში 1: 1 თანაფარდობით არსებობს, ამ შემთხვევაში ქლორიდის იონის კოორდინაციის ნომერია 8.
არათანაბარი საკოორდინაციო რიცხვის მაგალითი
ტიტანის ოქსიდი (TiO)2) არის ბროლის სტრუქტურის მაგალითი, რომელიც შეიცავს ანიონებსა და კატიონებს 2: 1 თანაფარდობით. ასე რომ, ქსელის ფუნდამენტური ერთეული არის tetrahedral: თითოეული Ti4+ კატიონი არის ექვსი O2-იონები, ხოლო ყველა O2-იონს აქვს სამი უშუალო Ti4+ მეზობლები.
Ti- ს კოორდინაციის ნომერი4+ არის 6, ხოლო O2-იონი არის 3. ამას ქიმიური აზრი აქვს, რადგან ფორმულა TiO2 გულისხმობს, რომ ამ ნაერთში ორჯერ მეტი ჟანგბადის იონები არსებობს, ვიდრე ტიტანის იონები.