Теоретическая кристаллохимия - Урусов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
156
кристалле тогда, когда связи <в нем разного типа. Такие структуры называют анизодеомическими (или гетеродесмическими). Типичным примером являются молекулярные органические кристаллы, в которых атомы внутри молекулы связаны прочными кова-лентными связям.и, а молекулы объединяются между собой слабыми ван-дер-ваальсовыми. связями. В неорганических кристаллах прочные структурные группировки составляют комплексные анионы типа Si044-, С032-, S042~ или молекулы С02, 12 и т. п.
Эти группировки пространственно ограничены во всех трех измерениях; структуры, в которых они отчетливо выделяются, называют островными (например, ангидрит QaS04 или кальцит СаС03). Островные группировки иногда обнаруживают более сложное_ строение: например, в кольцевом силикате берилле Ве3А12[SieOi8] БЮ4-тетраэдры образуют шестерные кольца, которые объединяются (тетраэдрами Ве04 и октаэдрами АЮ6) в гексагональные трубки.
Если в кристалле островные группировки нейтральны, то мы имеем дело с молекулярным кристаллом. Молекулярные структуры типичны для органических кристаллов и некоторых простых неорганических веществ (12, рис. 16, HCl и т. п.). Сложные неорганические вещества редко кристаллизуются в молекулярных структурах. Один из немногих примеров таких структур приведен на рис. 64.
Протяженность структурных группировок в отдельных направлениях можно характеризовать числом измерений трехмерного пространства k, в которых они ¦ ограничены. Следовательно, число m = 3i— k указывает на число измерений пространства, в которых структурные группировки Рнс 64_ Кристаллическая структура бесконечны И перИОДИЧНЫ. ИЗО- леонгардита MgS04-4H2O из днек-десмическим структурам соот- ретных центросимметричных молекул ветствует /г = 0, т = 3 Такой кои- с ДвУмя Mg-октаэдрами и двумя сталл можно рассматривать S-тетраэдрами в каждой
как единую гигантскую структурную группировку. По мере увеличения к и уменьшения m образуются последовательно слоистые (7е=1, т = 2), цепочечные или ленточные (k = 2, m=l) и островные (к = 3, т = 0) структуры. Представителей кристаллических структур со всеми этими мотивами можно найти в структурной минералогии силикатов (см. гл. VI, разд. 6).
Наряду со структурами, которые можно отнести вполне однозначно к одному из указанных типов, существуют и промежуточные структуры с не очень четко выраженными группировками,, а также с группировками, разного типа — гибридные мотивы.
157'
Гибридными называются структуры, в которых упорядочение) чередуются слои разной химической природы (Органова, Дриц, 1972). Например, в структуре валлериита чередуются сульфидные слои состава (Ре, Си)82 и бруситовые слои (М^, Ие) (ОН)2.
Среди слоистых минералов весьма распространены смешанно-юлойные структуры, в которых чередуются слои разного типа. Так, в слоистых силикатах могут переслаиваться слюдистые, хлоритовые и монтмориллонитовые пакеты. В минералах серии баст-незит — синхизит установлено различное чередование слоев состава Ьпр, С03 и СаС03. Ленточно-слоиетыми структурами обладают глинистые минералы — сепиолиты и палыгорскиты. Сме-шаннорядные ленточно-цепочечные силикаты, обнаруженные в 70-х годах, представляют собой промежуточное звено между цепочечными (пироксенами) и ленточными (амфиболами) структурами.
Особенно характерны гибридные мотивы для структур минералов и неорганических кристаллов со смешанными анионными радикалами. Так, тригональная структура минерала стилуэлита СеВ [5Ю4]0 представляет собой сочетание островного и цепочечного мотивов: винтовые цепочки из ВОгтетраэдров, протягивающиеся вдоль оси с, инкрустированы с внешней стороны одиночными 5Ю4-тетраэдрам.и.
«. ПОЛИЭДРИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР (МЕТОД ПОЛИНГА — БЕЛОВА)
В 1929 г. Л. Полинг предложил удобный и наглядный метод моделирования кристаллических структур, которые подчиняются законам плотнейших шаровых упаковок. Согласно этому подходу, плотнейшая упаковка образуется более крупными по размеру атомами (обычно анионами). Вместе с тем число сортов анионов в кристалле чаще всего меньше, чем катионов, и это обеспечивает анионам возможность создать более однородную укладку. Если соединить между собой центры анионов в такой упаковке прямыми линиями, то все кристаллическое пространство окажется разрезанным без промежутков на тетраэдры и октаэдры, причем первых будет вдвое больше, чем вторых (рис. 65). Всю структуру можно представить как состоящую из бесконечного числа слоев тетраэдров и октаэдров. В сплошном слое из таких многогранников половина тетраэдров смотрит вершиной вверх, а половина — вниз (рис. 65).
Основная идея-полиэдрического метода Полинга заключается в том, что в модели из тетраэдров и октаэдров сохраняются лишь те многогранники, внутри которых находятся катионы. Незаселенные катионами полиэдры либо вообще не изображают, либо делают прозрачными. Таким образом, от шара плотнейшей упаковки (аниона) остается лишь- его центр (вершина КП катиона), а «тело» шара разрезается на части, из которых складываются октаэдры и тетраэдры (см. рис. 61).
