Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
лочки сильно сказываются и на поведении этих элементов при химических реакциях, их миграции при геологических процессах и образовании особых минералов. Все они являются элементами преимущественно рудных месторождений, в которых эти элементы, несмотря на их низкие кларки в земной коре, нередко образуют богатые скопления, называемые рудами. В этом отношении много общего с ними имеют элементы, примыкающие к ним слева (фиг. 9): Fe, Со, Ni, отчасти Mn, а также Mo, W и элементы группы платины.
Обобщая сказанное, мы должны различать следующие группы простых ионов, распространенных в природных соединениях.
1. Анионы, характеризующиеся исключительно строением благородных газов. В периодической системе они располагаются в последних группах.
2. Катионы, среди которых важно различать ряд типов:
а) катионы, состоящие из одного ядра (без электронов): H1+ ;
б) катионы с конфигурацией гелия, т. е. с двумя электронами в электронной оболочке (второй ряд периодической системы); эти катионы за исключением лития обладают очень малыми размерами и особыми свойствами;
в) катионы с 8 внешними электронами (сходные с конфигурацией благородных газов); к ним принадлежит большинство катионов левой половины таблицы (фиг. 9);
г) менее симметричные катионы, в которых не достигнута высшая валентность соответствующих элементов; они представлены в середине четвертого ряда (Ti, V, Cr, Mn, Fe5 Со, Ni), а также в триадах группы платины;
д) купроионы с 18 внешними электронами, образующиеся из элементов побочных подгрупп, т. е. правой части таблицы элементов.
К этому следует добавить, что, помимо простых ионов, образуются комплексные ионы (преимущественно анионы), которые в кристаллических решетках сложных соединений (солей) играют роль таких же самостоятельных структурных единиц, как и простые ионы. К числу их относятся, например, [NO3]1", [SO4]2", [PO4]3" и др. Катионы N, S и Р, обладающие малыми размерами и большими зарядами, располагаются в середине этих комплексов. Такие комплексные ионы входят в решетки в виде компактных, прочно связанных групп. Валентность комплексных ионов, как самостоятельных структурных единиц, определяется разностью между валентностью катиона и валентностью аниона в комплексе. Например, для [NH4]1+ валентность комплекса = 5—4 = + 1; для [SO4]2" валентность =6—8 = — 2, для [PO4]3" валентность = 5—8= —3 и т. д.
Размеры ионов или атомов играют весьма большую роль при образовании кристаллических структур. От них зависит не только тот или иной порядок расположения в пространстве структурных единиц в соответствии с их зарядами, но также, что особенно важно для нас, отбор тех или иных химических элементов, пригодных для образования данной устойчивой кристаллической структуры.
В процессе образования кристаллического вещества сближающиеся атомы (ионы) силами отталкивания устанавливаются на определенных расстояниях друг от друга. При симметричном расположении вокруг каждого атома (иона)' соседних атомов (ионов) в первом приближении эти структурные единицы рассматриваются как соприкасающиеся несжимаемые шары, обладающие определенной для каждого атома (иона) величиной радиуса. Размеры атомных и ионных радиусов в кристаллических структурах приведены в табл. 4.
,* л , . T а б л и ц а 4
Атомные (без знака) и ионные (со знаком + или —) радиусы, в ангстремах*
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
И1" 1.54
Li1+ 0.69
Be2+0.34
B3+ 0.22
C4+ 0.18
N5+OJ-0.2
- 1.32 u~ 1.81
F1- 1.33
Cl1-1.81
Na1+0.98
Mg2+0.75
S 1.04
Al3+ 0.57
Si4+ 0.41
P5+ 0.34
S6+ 0.34
K1+ 1.33
Ca2+LOl
Sc3+ 0.81
Ti3+ 0.69
V3+ 0.65
Cr+ 0.65
Mn2+0.91
Fe 1.26 Co 1.25
Ni 1.25
Ti4+ 0.65
V4+ 0.59 V5+ 0.4
Cr6+0.3-0.4
Mn34 0.70 Mn4+0.52
Fe2+0.79 Co2+0.77 Fe3+0.67 Co3+0.65
Ni2+0.74
Cu 1.28
Zn 1.37
Ga 1.33
Ge 1.22
As 1.16
Se2-1.95
Br1- 1.96
Cu1+0.96
Zn2+0.79
Ga3+0.62
Ge4+0.48
A s3+0.69
Se 1.13
Cu2+0.80
Sr2+ 1.18
As5+0.40
S6+0.3—0.4
Rb1 + 1.48
Y3+ 1.06
Zr4+0.82
Nb4 f 0.69 Nb5+0.70
Mo4+0.67
Ru 1.34 Rh 1.34 Ru4+0.65 Rh3+0.69
Pd 1.37
Ag 1.44
Cd 1.54
In 1.57
Sn 1.40
Sb 1.34
Te 2~2.11
J1- 2.19
Ag1+ 1.20
Cd2+LOO
In3+ 0.87 -,
Sn4+O.73
Sb3+O.90
Te 1.33
J 1.36
Cs1+ 1.67
Ba2+ 1.36
Sb5+O.62
Te4+0.85
J5+ 0.94
TR
Hf4+0.84
Ta4+0.68
W4+ 0.67
Re 1.37
Os 1.35 Ir 1.35
Pt 1.39
Au 1.46
Hg 1.57
Tl 1.71
Pb 1.74
Bi 1.46
Os4+0.67 Ir4+0.66
Au1+1.37
Hg2+LIl
Tl1+ 1.47
Pb2+1.32
Bi3+ 1.20
Pb4+O.84 Tb4+1.06
Bi5+0.74
La3+ 1.14
Ce3+L 18 Ce4+1.02
Pr3+ 1.16 Pr4+ 1. 08
Nd3+1.08
Sm3+1.13
Eu3+1.13
Gd3+LIl
Tb+31.09
Dy3+L 07
Ho3+1.05
Er3+ 1.04
Tu3+ 1.04
Yb3+ 1.04
Cp3+0.99
* Размеры радиусов атомов металлов даны для координационного числа 12, размеры радиусов ионов—для решеток типа NaCI. Данные приведены по книге „Dana's System of Mineralogy" (7 ed., 1942) и по другим источникам.
