Одређене врсте атома формирају правилне тродимензионалне структуре које се понављају када се везују за друге елементе. Ови обрасци који се понављају називају се кристалне решетке и карактеристични су за јонске чврсте материје или једињења која садрже јонске везе, попут кухињске соли (много више у наставку).
Ови кристали имају ситне понављајуће секције које се могу похвалити катиони, или позитивно наелектрисаних атома, у њиховом центру. Овај централни атом је геометријски повезан са одређеним бројем ањони путем једног од низа познатих образаца. Сваки анион заузврат може се замислити као да седи у центру своје јединице која се понавља и повезује се са а одређени број катјона, који може бити исти број или другачији број као у катиону у центру пример.
Овај број, назван координациони број или лиганција, примењује се на јоне уместо на „нативне“ атоме и одређује већи тродимензионални облик чврстог тела на предвидљиве начине који се односе на основну атомску архитектуру. Такође одређује боју захваљујући специфичним и јединственим растојањима између електрона и других компонената кристалне решетке.
Одређивање координационог броја
Ако вам се догоди да имате приступ тродимензионалним моделима уобичајених кристалних решеткастих образаца, можете их визуелно прегледати „јединица“ из перспективе и аниона и катиона и види колико „кракова“ посеже за јоном супротне напунити. У већини случајева, међутим, мораћете да се ослоните на комбинацију онлајн истраживања и употребе молекуларних формула.
Пример: Формула за јонско једињење натријум хлорид, или кухињска со, је НаЦл. То значи да сваки катион треба да има тачно један анион повезан са собом; на језику лиганства то значи да је катион На+ а анион Цл− имају исти координациони број.
Након инспекције, структура НаЦл показује сваки На+ јон који има Цл− сусед изнад и одоздо, лево и десно, и напред и позади. Исто важи и из кл− перспектива. Координациони број за оба јона је 6.
Координациони број тежег јона
Катиони и аниони представљају молекулски однос 1: 1 у кристалу, што значи да имају исти координациони број, али то не значи да је тај број фиксиран на 6. Број 6 је прикладан број у тродимензионалном простору због симетрије горе-доле-лево-напред-назад. Али шта ако су ове „везе“ биле оријентисане дијагонално, као да су усмерене од центра коцке према свим њеним угловима?
У ствари, тако је уређена решетка цезијум-хлорида или ЦсЦл. Цезијум и натријум имају једнак број валентних електрона, тако да у теорији НаЦл и ЦсЦл могу показивати сличне кристале. Међутим, цезијум-јон је далеко масивнији од натријумовог јона, и зато што заузима више простора, боље је прилагодити координационом броју 8. Сад се суседни јони налазе чисто дуж дијагонала; удаљенији су него у НаЦл, али и бројнији.
Будући да цезијум и хлор постоје у омјеру 1: 1 у овом једињењу, координациони број за хлоридни јон је у овом случају 8.
Пример неједнаког координационог броја
Титанов оксид (ТиО2) је пример кристалне структуре која садржи анионе и катионе у омјеру 2: 1. Дакле, основна јединица решетке је тетраедар: Сваки Ти4+ катион је усред шест О.2-јони, док сваки О.2-јон има три непосредна Ти4+ комшије.
Координациони број за Ти4+ је 6, док је за О2-јон је 3. Ово има хемијског смисла од формуле ТиО2 подразумева да у овом једињењу постоји двоструко више јона кисеоника него јона титана.