Bazı atom türleri, diğer elementlerle bağ kurduklarında düzenli üç boyutlu yinelenen yapılar oluşturur. Bu tekrar eden modellere kristal kafesler denir ve bunlar iyonik katıların veya sofra tuzu gibi iyonik bağlar içeren bileşiklerin karakteristiğidir (aşağıda çok daha fazlası).
Bu kristaller, övünen küçük yinelenen bölümlere sahiptir. katyonlarveya pozitif yüklü atomlar, merkezlerinde. Bu merkezi atom geometrik olarak belirli sayıda anyonlar bir dizi tanıdık kalıptan biri aracılığıyla. Sırasıyla her anyon, kendi tekrarlayan biriminin merkezinde oturan ve bir ile ilişkili olarak tasavvur edilebilir. merkezdeki katyon ile aynı veya farklı bir sayıda olabilen belirli sayıda katyon misal.
olarak adlandırılan bu numara, koordinasyon numarası veya bağ, "yerli" atomlar yerine iyonlar için geçerlidir ve katının daha büyük üç boyutlu şeklini temel atom mimarisiyle ilgili öngörülebilir yollarla belirler. Elektronlar ve kristal kafesin diğer bileşenleri arasındaki belirli ve benzersiz mesafeler sayesinde rengi de belirler.
Koordinasyon Numarasının Belirlenmesi
Yaygın kristal kafes desenlerinin üç boyutlu modellerine erişiminiz varsa, birini görsel olarak inceleyebilirsiniz. hem anyon hem de katyon açısından "birim" ve karşıt iyona kaç "kolun" uzandığını görün şarj etmek. Ancak çoğu durumda, çevrimiçi araştırma ve moleküler formüllerin bir kombinasyonuna güvenmeniz gerekecektir.
Misal: İyonik bileşik formülü sodyum kloritveya sofra tuzu, NaCl'dir. Bu, her katyonun kendisiyle ilişkili tam olarak bir anyon olması gerektiği anlamına gelir; ligans dilinde, bu, Na katyonunun+ ve anyon Cl− aynı koordinasyon numarasına sahiptir.
İnceleme üzerine, NaCl'nin yapısı her Na'yı gösterir.+ Cl içeren iyon− üstte ve altta, sağda ve solda, önde ve arkada komşu. Aynı şey Cl için de geçerli− perspektif. Her iki iyon için koordinasyon sayısı 6'dır.
Daha Ağır İyonların Koordinasyon Sayısı
Katyonlar ve anyonlar bir kristalde 1:1 moleküler oran sunar; bu, aynı koordinasyon sayısına sahip oldukları anlamına gelir, ancak bu, sayının 6'da sabitlendiği anlamına gelmez. 6 sayısı, yukarı-aşağı-sağ-sol-ileri-geri simetrisi nedeniyle üç boyutlu uzayda uygun bir sayıdır. Ama ya bu "bağlantılar", sanki bir küpün merkezinden tüm köşelerine doğru işaret ediyormuş gibi çapraz olarak yönlendirilmişse?
Aslında, sezyum klorür kafesi veya CsCl bu şekilde düzenlenir. Sezyum ve sodyum aynı sayıda değerlik elektronuna sahiptir, bu nedenle teoride NaCl ve CsCl benzer kristaller sergileyebilir. Bununla birlikte, bir sezyum iyonu, bir sodyum iyonundan çok daha kütlelidir ve daha fazla yer kapladığından, koordinasyon sayısı 8 ile daha iyi uyum sağlar. Şimdi, komşu iyonlar tamamen köşegenler boyunca bulunur; NaCl'den daha uzaktırlar, fakat aynı zamanda daha çokturlar.
Bu bileşikte sezyum ve klor 1:1 oranında bulunduğundan, bu durumda klorür iyonunun koordinasyon sayısı 8'dir.
Eşitsiz Koordinasyon Numarası Örneği
Titanyum oksit (TiO2) 2:1 oranında anyon ve katyon içeren bir kristal yapı örneğidir. Böylece, kafesin temel birimi dört yüzlüdür: Her Ti4+ katyon altı O arasında2-iyonlar, her bir O2-iyonun üç anında Ti vardır4+ komşular.
Ti için koordinasyon numarası4+ 6 iken, O'nunki2-iyon 3'tür. Bu, TiO formülünden beri kimyasal anlamda mantıklıdır.2 Bu bileşikte titanyum iyonlarından iki kat daha fazla oksijen iyonu bulunduğunu ima eder.