|
Строгие законы кристаллохимии определяют состав и строение минералов, слагающих земную кору. То обстоятельство, что эти минералы состоят в основном из ограниченного числа химических элементов, не означает простоты их кристаллохимической структуры.
В ионной структуре положительно заряженный атом окружен отрицательно заряженными атомами. Число ионов, приходящееся на противоположно заряженный ион, является его координационным числом.
Представим себе сферы действия ионов в виде твердых шаров, размеры которых пропорциональны ионным радиусам. С этими шарами мы можем моделировать различные кристаллохимические структуры. Условия моделирования следующие: шары-ионы должны прочно примыкать друг к другу. Это необходимо для того, чтобы структура была устойчива, как каменная стена, где каждый камень прочно поддерживает соседние.
Три соприкасающихся шара оставляют внутри меньшее пространство, чем четыре или шесть шаров. Поэтому если радиус катиона значительно меньше радиуса аниона, то координационное число будет 4, а если отличие ионных радиусов не такое резкое, то могут возникнуть группировки с координационными числами 6 и 8. Так как число окружающих ионов-шаров и размеры внутренней пустоты взаимно связаны, то ясно, что координационное число определяется соотношением ионных радиусов. Если отношение радиуса катиона к радиусу аниона составляет 0,22—0,41, то координационное число будет равно 4, при величине отношения 0,41—0,73 — равно 6, при величине отношения 0,73—1,0 — равно 8, если отношение больше 1 — равно 12.
Координацию иона с другими противоположно заряженными ионами можно представить не только моделью из шаров, но также в виде многогранника, вершины которого являются центрами шаров. Тогда четверная координация будет соответствовать четырехграннику (тетраэдру), шестерная — восьмиграннику (октаэдру), а восьмерная будет соответствовать кубу. Так как основным анионом в земной коре является кислород, то важно установить величину отношения радиусов распространенных катионов (R) и кислородного иона (R)- Эти данные помещены в таблице 4. Возможность вхождения элемента в ионную структуру определяется величиной радиусов его ионов. Но вместе с тем структура должна быть уравновешена отношением положительных и отрицательных зарядов, т. е. валентностями анионов и катионов. Поэтому для понимания закономерностей геохимии земной коры наряду с величиной радиуса имеет большое значение заряд (валентность) ионов.
Радиус иола кислорода принят равным 0,140 нм.
|