Noteikti atomu veidi, veidojot regulāras trīsdimensiju atkārtošanās struktūras, savienojas ar citiem elementiem. Šos atkārtotos modeļus sauc par kristāla režģiem, un tie ir raksturīgi cietajām jonām vai savienojumiem, kas satur jonu saites, piemēram, galda sāli (daudz vairāk zemāk).
Šiem kristāliem ir niecīgas atkārtojošās sekcijas, kas lepojas katjonusjeb pozitīvi lādēti atomi to centrā. Šis centrālais atoms ģeometriski ir saistīts ar noteiktu atomu skaitu anjoni izmantojot vienu no vairākiem pazīstamiem modeļiem. Katru anjonu savukārt var iztēloties kā sēdošu savas atkārtojošās vienības centrā un asociāciju ar a noteiktu skaitu katjonu, kas var būt tāds pats vai atšķirīgs skaitlis kā katjonu centrā piemērs.
Šis numurs, ko sauc par koordinācijas numurs vai saites, attiecas uz joniem, nevis "vietējiem" atomiem, un nosaka cietā materiāla lielāko trīsdimensiju formu paredzamos veidos, kas attiecas uz pamata atomu arhitektūru. Tas arī nosaka krāsu, pateicoties specifiskiem un unikāliem attālumiem starp elektroniem un citām kristāla režģa sastāvdaļām.
Koordinācijas numura noteikšana
Ja jums gadās piekļūt parasto kristāla režģu modeļu trīsdimensiju modeļiem, varat to vizuāli pārbaudīt "vienība" gan no anjona, gan katjona perspektīvas un redz, cik "rokas" stiepjas pretējā jonā maksas. Tomēr vairumā gadījumu jums būs jāpaļaujas uz tiešsaistes pētījumu kombināciju un molekulāro formulu izmantošanu.
Piemērs: Jonu savienojuma formula nātrija hlorīdsvai galda sāls ir NaCl. Tas nozīmē, ka katram katjonam jābūt saistītam ar vienu anjonu; sasaistes valodā tas nozīmē, ka katjons Na+ un anjons Cl− ir vienāds koordinācijas numurs.
Pārbaudot, NaCl struktūra parāda katru Na+ jonu ar Cl− kaimiņš augšā un lejā, pa kreisi un pa labi, un priekšā un aizmugurē. Tas pats sakāms no Cl− perspektīvā. Abiem joniem koordinācijas numurs ir 6.
Smagāka jona koordinācijas numurs
Katjoniem un anjoniem ir 1: 1 molekulu attiecība kristālā, kas nozīmē, ka tiem ir vienāds koordinācijas numurs, taču tas nenozīmē, ka skaitlis ir fiksēts 6. Skaitlis 6 ir ērts skaitlis trīsdimensiju telpā simetrijas augšup, lejup, labajā, kreisajā, uz priekšu un atpakaļ. Bet ja šie "savienojumi" būtu orientēti pa diagonāli, it kā norādot prom no kuba centra uz visiem tā stūriem?
Faktiski šādi tiek sakārtots cēzija hlorīda jeb CsCl režģis. Cēzijam un nātrijam ir vienāds valences elektronu skaits, tāpēc teorētiski NaCl un CsCl varētu būt līdzīgi kristāli. Tomēr cēzija jons ir daudz masīvāks nekā nātrija jons, un, tā kā tas aizņem vairāk vietas, to labāk var izvietot ar koordinācijas numuru 8. Tagad kaimiņu joni atrodas tikai pa diagonālēm; tie ir attālāki nekā NaCl, bet arī daudz.
Tā kā cēzijs un hlors šajā savienojumā pastāv 1: 1, hlorīda jonu koordinācijas numurs šajā gadījumā ir 8.
Nevienlīdzīga koordinācijas numura piemērs
Titāna oksīds (TiO2) ir kristālu struktūras piemērs, kas satur anjonus un katjonus 2: 1 attiecībās. Tātad režģa pamatvienība ir tetraedriska: katrs Ti4+ katjons ir starp sešiem O2-jonus, kamēr katrs O2-jonam ir trīs tūlītējie Ti4+ kaimiņiem.
Ti koordinācijas numurs4+ ir 6, bet O2-jons ir 3. Tam ir ķīmiska nozīme kopš formulas TiO2 nozīmē, ka šajā savienojumā ir divreiz vairāk skābekļa jonu nekā titāna jonu.