Nekatere vrste atomov tvorijo pravilne tridimenzionalne ponavljajoče se strukture, ko se povežejo z drugimi elementi. Ti ponavljajoči se vzorci se imenujejo kristalne rešetke in so značilni za ionske trdne snovi ali spojine, ki vsebujejo ionske vezi, kot je kuhinjska sol (veliko več spodaj).
Ti kristali imajo drobne ponavljajoče se odseke, ki se ponašajo kationiali pozitivno nabitih atomov v njihovem središču. Ta osrednji atom je geometrijsko povezan z določenim številom anioni prek enega od številnih znanih vzorcev. Vsak anion si lahko predstavljamo, da sedi v središču svoje ponavljajoče se enote in se povezuje z a določeno število kationov, ki je lahko enako število ali drugačno število kot v kationu v središču primer.
Ta številka, imenovana koordinacijska številka ali liganca, se nanaša na ione in ne na "naravne" atome ter na predvidljive načine, ki se nanašajo na temeljno atomsko arhitekturo, določa večjo tridimenzionalno obliko trdne snovi. Določa tudi barvo zaradi specifičnih in edinstvenih razdalj med elektroni in drugimi komponentami kristalne rešetke.
Določitev koordinacijske številke
Če imate slučajno dostop do tridimenzionalnih modelov običajnih kristalnih mrežastih vzorcev, jih lahko vizualno pregledate "enota" s perspektive aniona in kationa in poglejte, koliko "krakov" seže do iona nasprotnega napolniti. V večini primerov pa se boste morali zanesti na kombinacijo spletnih raziskav in uporabe molekularnih formul.
Primer: Formula za ionsko spojino natrijev kloridali kuhinjska sol je NaCl. To pomeni, da mora imeti vsak kation točno en anion; v jeziku ligancije to pomeni, da kation Na+ in anion Cl− imajo enako koordinacijsko številko.
Po pregledu struktura NaCl pokaže vsak Na+ ion s Cl− sosed zgoraj in spodaj, levo in desno ter naprej in zadaj. Enako velja za Cl− perspektiva. Koordinacijsko število za oba iona je 6.
Številka koordinacije težjega iona
Kationi in anioni predstavljajo molekulsko razmerje 1: 1 v kristalu, kar pomeni, da imajo enako koordinacijsko število, vendar to ne pomeni, da je število določeno na 6. Število 6 je priročno število v tridimenzionalnem prostoru zaradi simetrije gor-dol-desno-levo-naprej-nazaj. Kaj pa, če bi bile te "povezave" usmerjene diagonalno, kot da bi usmerile stran od središča kocke proti vsem njenim vogalom?
Pravzaprav je tako urejena mreža cezijevega klorida ali CsCl. Cezij in natrij imata enako število valentnih elektronov, zato lahko teoretično NaCl in CsCl kažeta podobne kristale. Vendar je cezijev ion veliko močnejši od natrijevega iona in ker zavzema več prostora, je bolje, da se prilagodi s koordinacijskim številom 8. Zdaj najdemo sosednje ione povsem vzdolž diagonal; so bolj oddaljeni kot v NaCl, a tudi številčnejši.
Ker v tej spojini obstajata cezij in klor v razmerju 1: 1, je v tem primeru koordinacijsko število za kloridni ion 8.
Primer neenake koordinacijske številke
Titanov oksid (TiO2) je primer kristalne strukture, ki vsebuje anione in katione v razmerju 2: 1. Temeljna enota rešetke je torej tetraedra: vsak Ti4+ kation je med šestimi O2-ioni, medtem ko je vsak O2-ion ima tri neposredne Ti4+ sosedi.
Koordinacijska številka za Ti4+ je 6, medtem ko je O2-ion je 3. To je kemijsko smiselno od formule TiO2 pomeni, da v tej spojini obstaja dvakrat več kisikovih ionov kot titanovih ionov.