Určité druhy atómov tvoria pravidelné trojrozmerné opakujúce sa štruktúry, keď sa spájajú s inými prvkami. Tieto opakujúce sa vzorce sa nazývajú kryštalické mriežky a sú charakteristické pre iónové pevné látky alebo zlúčeniny, ktoré obsahujú iónové väzby, ako je napríklad kuchynská soľ (oveľa viac nižšie).
Tieto kryštály majú drobné opakujúce sa časti, ktoré sa pýšia katiónyalebo kladne nabité atómy v ich strede. Tento centrálny atóm je geometricky spojený s určitým počtom anióny prostredníctvom jedného z mnohých známych vzorov. Každý anión si zase môžeme predstaviť, že sedí v strede svojej vlastnej opakujúcej sa jednotky a spája sa s a určitý počet katiónov, čo môže byť rovnaký počet alebo iný počet ako v katióne v strede príklad.
Toto číslo sa nazýva koordinačné číslo alebo ligotavosť, sa vzťahuje skôr na ióny ako na „natívne“ atómy a určuje väčší trojrozmerný tvar tuhej látky predvídateľnými spôsobmi, ktoré sa týkajú základnej atómovej architektúry. Určuje tiež farbu vďaka špecifickým a jedinečným vzdialenostiam medzi elektrónmi a ostatnými zložkami kryštálovej mriežky.
Stanovenie koordinačného čísla
Ak náhodou máte prístup k trojrozmerným modelom vzorov bežných kryštálových mriežok, môžete si jeden opticky prezrieť „jednotka“ z pohľadu aniónu aj katiónu a uvidíte, koľko „ramien“ zasahuje ión opačného poplatok. Vo väčšine prípadov sa však budete musieť spoľahnúť na kombináciu online výskumu a použitie molekulárnych vzorcov.
Príklad: Vzorec pre iónovú zlúčeninu chlorid sodnýalebo kuchynská soľ je NaCl. To znamená, že s každým katiónom by mal byť spojený presne jeden anión; v jazyku ligotania to znamená, že katión Na+ a anión Cl− mať rovnaké koordinačné číslo.
Po kontrole ukazuje štruktúra NaCl každý Na+ ión majúci Cl− sused zhora a zdola, doľava a doprava a dopredu a zozadu. To isté platí pre kl− perspektíva. Koordinačné číslo pre oba ióny je 6.
Koordinačné číslo ťažšieho iónu
Katióny a anióny poskytujú v kryštáli molekulárny pomer 1: 1, čo znamená, že majú rovnaké koordinačné číslo, ale to neznamená, že je počet pevne stanovený na 6. Číslo 6 je vhodné číslo v trojrozmernom priestore kvôli symetrii hore-dole-doprava-doľava-dopredu-dozadu. Čo však v prípade, že tieto „spojenia“ boli orientované diagonálne, akoby smerovali od stredu kocky do všetkých jej rohov?
Takto je vlastne usporiadaná mriežka chloridu cézneho alebo CsCl. Cézium a sodík majú rovnaký počet valenčných elektrónov, takže teoreticky môžu NaCl a CsCl vykazovať podobné kryštály. Cézny ión je však oveľa masívnejší ako ión sodný a pretože zaberá viac miesta, je lepšie prispôsobený koordinačnému číslu 8. Teraz sa susedné ióny nachádzajú čisto pozdĺž uhlopriečok; sú vzdialenejšie ako v NaCl, ale tiež početnejšie.
Pretože v tejto zlúčenine existuje cézium a chlór v pomere 1: 1, je v tomto prípade koordinačné číslo pre chloridový ión 8.
Príklad nerovnakého koordinačného čísla
Oxid titaničitý (TiO2) je príkladom kryštalickej štruktúry obsahujúcej anióny a katióny v pomere 2: 1. Takže základná jednotka mriežky je štvorboká: Každý Ti4+ katión je medzi šiestimi O2-iónov, zatiaľ čo každý O2-ión má tri bezprostredné Ti4+ susedia.
Koordinačné číslo pre Ti4+ je 6, zatiaľ čo O.2-ión je 3. To dáva chemický zmysel už od vzorca TiO2 znamená, že v tejto zlúčenine existuje dvakrát toľko iónov kyslíka ako iónov titánu.