Бетехтин А. Г. Курс минералогии
жүктеу/скачать 4,45 Mb. Pdf көрінісі
|
Раздел IV. Окислы (оксиды) 295 полностью исчерпаем весь список элементов, относящихся к рассматри ваемому нами классу минералов. Особенности кристаллического строения. Почти все относящиеся к данному разделу соединения обладают кристаллическими структура ми, для которых характерна ионная или сильно полярная ковалентная связь структурных единиц. В строении кристаллических структур из анионов принимают учас тие: О 2– (в окислах) и [ОН] 1– (в гидроокислах). Размеры ионных радиу сов того и другого примерно одинаковы (около 1,36 A °). Следовательно, все разнообразие структур кристаллов находится главным образом в за висимости от размеров катионов, их валентностей и химических связей между ионами. В кристаллических структурах этих соединений катионы всегда на ходятся в окружении анионов кислорода (или гидроксила), и координа ционные числа кристаллических структур являются важной характерис тикой этих минералов. Сопоставляя между собой изученные структуры простых окислов, мы можем проследить различные варианты координационных чисел, начиная от довольно высококоординационных ионных структур и кончая молеку лярными (правда, редкими) структурами, обладающими низкими числа ми и вандерваальсовской связью структурных единиц. Окислы двухвалент ных металлов, характеризующиеся типичными ионными структурами, кристаллизуются в структурном типе NaCl, т. е. с координационными числами 6 и 6. Лишь окислы сильно поляризующих ионов с 18электрон ной наружной оболочкой имеют структуры с более низкой координацией, например ZnO (4 и 4), а также Сu 2 О (4 и 2). Кристаллические структуры окислов трех и четырехвалентных металлов, катионы которых имеют мень шие размеры, обладают более низкими координационными числами, па дающими в соответствии с приближением ионной связи к ковалентной: Аl 2 О 3 (6 и 4), UO 2 (8 и 4), TiO 2 (6 и 3), SiO 2 (4 и 2). В соединениях с молеку лярными структурами эти числа еще ниже, например: для Sb 2 O 3 (сенар монтит) 3 и 2, для СО 2 (твердой углекислоты) — 2 и 1. Что касается сложных окислов, в составе которых участвуют различ ные по размерам катионы металлов, то координационные числа для каж дого из них могут быть либо одинаковыми, либо различными. Например, для соединения FeTiO 3 (ильменит) оба катиона — Fe 2+ и Ti 4+ — находятся в шестерном окружении анионов кислорода, тогда как для соединений типа перовскита (CaTiO 3 ) и луешита (NaNbO 3 ) устанавливается другая картина: катионы Ti 4+ , Nb 5+ и другие находятся в том же шестерном окру жении, а катионы Са 2+ и Na 1+ , обладающие большими ионными радиуса ми, имеют координационное число 12. В соединениях типа шпинели (MgAl 2 O 4 ) по рентгенометрическим данным устанавливаются следующие координационные числа: для Mg 2+ — 4, а для Аl 3+ — 6. Описательная часть 296 Список катионов и их координационные числа в изученных кристал лических структурах простых и сложных окислов приводятся в табл. 8. Гидроокислы, содержащие гидроксильные группы [ОН] 1– , напри мер Mg[OH] 2 , а также окислы, содержащие в качестве катиона водо род Н 1+ , например НАlО 2 , по своему строению весьма существенно отличаются от типичных окислов. Укажем, что замена ионов О 2– ди польными анионами [ОН] 1– приводит к образованию типичных слои стых структур с ионной связью в слоях и вандерваальсовской связью между слоями. При этом снижается симметрия структуры. Например, MgO кристаллизуется в кубической структуре типа NaCl, тогда как Mg[OH] 2 — в гексагональной слоистой структуре. Точно так же Аl 2 О 3 кристаллизуется в тригональной сингонии, а полиморфы Al[OH] 3 — в моноклинной и триклинной. Сильно поляризующие катионы типа купро не образуют самостоятельных гидратов, а лишь входят в каче стве компонентов в состав сложных солей, о которых речь будет идти в следующем разделе. Все эти особенности кристаллических структур окислов сказывают ся и на физических свойствах минералов. Соединения, характеризующи еся ионной связью, обладают прочным кристаллическим строением в целом несравненно более прочным, чем это наблюдается для галогени дов и сульфидов. В этом проявляется сильное химическое сродство с кис лородом металлов, образующих подобные окислы. Прочность кристал лических построек выражается в высокой твердости этих окислов (6, 7, 8 и 9 по шкале Мооса), высокой химической стойкости, тугоплавкости, очень низкой растворимости и т. д. Слоистые кристаллические структуры гидроксидов значительно ме нее прочны ввиду слабых связей между слоями. Замечательна их способ ность легко расщепляться по базальной спайности на тонкие листочки. Твердость гидроксидов двухвалентных металлов низкая; при замене их катионами трехвалентных металлов она увеличивается и особенно воз растает при наличии в структурах ионных групп [ОНО] 2– (диаспор). жүктеу/скачать 4,45 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|