Электронная структура и размеры атомов в кристаллах: ионные, атомные и ковалентные радиусы. Типы химической связи и координация атомов

Гомо- и гетеродесмические структуры кристаллов. Структурные типы минералов.

Все структуры делят на гомодесмичные (объединенные одинаковыми химическими связями, образующими пространственный каркас) и гетеродесмичные (связи одного и того же элемента неодинаковы по свойствам). Примером могут служить алмаз и графит.
Определение структурного типа лучше начинать с понятия изоструктурности – одинаковой пространственной группы, в которой атомами заняты одни и те же правильные системы точек с одинаковыми координатами, у двух и более кристаллических веществ (NaCl: KF, CaO, PbS, EuTe и т.д.). В антиизоструктурных веществах одни и те же правильные системы точек заняты противоположными по химическим фуекциям сортами атомов (Li2O и CaF2).
Затруднения при отнесении кристаллическиз структур к одному структурному типу возникают при рассмотрении множества структур с одной или несколькими степенями свободы, которыми могут быть координаты атомных положений x, y и z, отношения осей элементарной ячейки и межосевые углы. В подобных структурах атомная координация или относительное расположение атомов может меняться либо не меняться в зависимости от конкретных величин этих параметров. В случае, если какой-либо параметр от структуры к структуре изменяется, не меняя при этом КЧ, их можно отнести к одному структурному типу. В случае более серьезного различия параметров структуры изотипность может исчезнуть (пирит и углекислота), однако в этом случае можно говорить о построенных на основе одного структурного типа кристаллах, иногда называемых гомеотипными (NaCl, CaCO3, FeS2).

4. 
   Полиморфизм и политипия
   

Полиморфизм – существование химического соединения в двух или нескольких модификациях, различающихся между собой кристаллическими структурами, а, следовательно, и физическими свойствами. Полиморфизм – одно из основных свойств кристаллического вещества, заключающееся в приспособлении структуры к меняющимся условиям среды, т.е. реакция кристаллического вещества на изменение физико-химических условий, а потому подчиняется всем законам физической химии.
Полиморфизм простых веществ – аллотропия (алмаз и графит). Полиморфные превращения также делятся на энантиотропные (обратимые) и монотропные (необратимые).
Если перестройка структуры совершается быстро, то внешняя форма кристалла «не успевает» за изменением структуры и остается неизменной – образуется параморфоза. Если изменение происходит без изменения химического состава, т.е. одна модификация заменяется другой, этот частный случай носит название параморфизма, с изменением состава – псевдоморфизма.
Также псевдоморфизм классифицируют по структурному признаку, выделяя переходы, в которых затронута и не затронута первая координационная сфера.
К полиморфным превращениям без изменения первой координационной сферы вокруг атомов (координационных чисел) формально примыкает политипия – превращения, при которых неизменными сохраняются целые участки структур. Превращения заключаются в рзличной ориентации (комбинации) относительно друг друга указанных фрагментов структур в разных политипных модификациях (CdI2, SiC). Явление политипии широко распространено срели слоистых силикатов (слюды, хлориты) и многих других минералов со слоистыми структурами.
В настоящее время явление политипии не получило должного объяснения. Некоторые исследователи рассматривают политипы как особый случай двухмерного полиморфизма, хотя политипные модификации почти не отличаются своими физико-химическими свойствами.

5.