Как рассчитать координационный номер

Содержание

• Ковалентно связанные молекулы
• Комплексы переходного металла
• Металлические твердые вещества
• Ионные Твердые

В твердом веществе атомы и молекулы образуют различные геометрические структуры в зависимости от того, как они объединяются.В каждой структуре центральный атом делит электроны с другими атомами или ионными молекулами, и форма структуры зависит от того, как электроны делятся. Координационное число для центрального атома является показателем того, сколько атомов или молекул образуют с ним связи, и это является определяющим фактором молекулярной формы и, в конечном счете, свойств твердого тела. Для ковалентно связанных молекул и комплексов переходных металлов химики получают координационное число из химической формулы. Они вычисляют координационное число для металлических твердых тел, исследуя структуру решетки.

Ковалентно связанные молекулы

В ковалентно связанной молекуле химики определяют координационное число центрального атома путем подсчета числа связанных атомов. Например, в молекуле метана центральный атом углерода связан с четырьмя атомами водорода, поэтому его координационное число равно 4. Это число может быть легко определено из химической формулы для метана: СН₄.

Такое же соотношение имеет место для ионных соединений. Например, координационное число молекулы триоксида углерода (СО₃)^2- равно 3, а заряд иона равен -2.

Комплексы переходного металла

Переходные металлы, которые занимают столбцы с 3 по 12 периодической таблицы, образуют комплексы с группами атомов, называемыми лигандами. Координация переходного металла снова определяется числом атомов, с которыми связан центральный атом. Например, координационное число ионного соединения CoCl₂(NH₃)₄⁺ равно 6, потому что центральный атом кобальта связан с двумя атомами хлора и четырьмя атомами азота. В FeN₄²⁺координационное число равно 4, потому что это число связей, образованных центральным атомом железа, даже если атомы азота образуют решетчатый комплекс, связываясь друг с другом.

Металлические твердые вещества

В металлических твердых телах нет четкой связи между парами атомов, поэтому химики определяют координацию структуры, выбирая один атом и считая количество атомов, непосредственно окружающих его. Например, атом, который является частью структуры слоя, может иметь три атома под ним, три над ним и шесть, окружающих его в одном слое. Координационное число для этого атома будет 12.

Атомы в твердом кристалле часто формируют себя в геометрические структуры, называемые клетками, и эти клетки повторяются до бесконечности, чтобы создать кристаллическую структуру. Расшифровка формы ячейки позволяет рассчитать координационное число, которое является одинаковым для каждого атома в структуре. Например, кубическая структура имеет один атом в середине, окруженный по одному в каждом углу, всего восемь, поэтому координационное число равно 8.

Ионные Твердые

Хлорид натрия (NaCl) является примером ионного твердого вещества, которое образовано катионом (Na⁺) и анион (кл^-). В ионном металле координационное число катиона равно числу анионов, находящихся в непосредственной близости от него. NaCl представляет собой кубическую структуру, и каждый катион натрия окружен четырьмя ионами хлора в одной плоскости, а также одним снизу и одним сверху, поэтому координационное число равно 6. По той же причине координация каждого аниона хлора также 6.