Главная страница  |  Карта сайта  |  Обратная связь  |  Поиск по сайту:
Geologam.ru
Геология Геофизика Минералогия Индустрия Нефть и газ
Оглавление статьи
Мышьяк, сурьма, висмут Селен и теллур
 
Подразделы
Все статьи Структура минералов Химические элементы
 
Похожие статьи
Элементы класса неметаллы
Минералогия › Химические элементы

Соединения класса галоиды
Минералогия › Структура минералов

Основные элементы тектонической структуры фундамента Крыма
Геология › Геология Крыма

 
 

Элементы класса металлы и полуметаллы

Главная > Минералогия > Химические элементы > Элементы класса металлы и полуметаллы
Статья добавлена: Декабрь 2016
            0


Структуры металлов, как правило, крайне просты. Структуры всех характерных металлических элементов представляют собой один из трех возможных способов упаковки сфер одинакового размера.

В природном состоянии найдены следующие металлы:


Фиг. 13. Плотная упаковка одинаковых сфер 
Фиг. 13. Плотная упаковка одинаковых сфер
Более сложные структуры встречаются только среди металлов и полуметаллов так называемой подгруппы В. В периодической таблице эти подгруппы включают элементы от цинка до селена, от кадмия до теллура и от ртути до полония. Из элементов подгрупп в природном состоянии известны ртуть, мышьяк, сурьма, висмут, селен и теллур.

На фиг. 13 и 14 показаны три простейших типа металлических структур. Гранецентрированный кубический и гексагональный типы плотнейших упаковок представляют два различных способа наложения друг на друга одинаковых сфер, при которых они занимают минимальный объем. На фиг. 13, б изображена плотнейшая кубическая упаковка, а на фиг. 13, а — плотнейшая гексагональная упаковка. В обоих случаях имеются слои из сфер, центры которых располагаются по вершинам равносторонних треугольников. Эти слои проходят параллельно (111) в кубической упаковке и параллельно базальной плоскости (0001) в гексагональной упаковке. Различие между структурами, построенными на основе гексагональной и кубической упаковок, обусловлено различными способами наложения отдельных слоев друг на друга.

Фиг. 14. Объемноцентрированная кубическая упаковка одинаковых сфер 
Фиг. 14. Объемноцентрированная кубическая упаковка одинаковых сфер
Фиг. 15. Способы наложения слоев для двух типов плотнейшей упаковки сфер 
Фиг. 15. Способы наложения слоев для двух типов плотнейшей упаковки сфер
Фиг. 16. Структура сурьмы 
Фиг. 16. Структура сурьмы

На фиг. 15 центры сфер первого слоя помечены цифрой 1. Следующий слой сфер, помеченных цифрой 2, налагается на первый таким образом, что каждая сфера 2 соприкасается с тремя нижележащими сферами 1. При наложении третьего слоя сфер каждая сфера может быть помещена либо в положение 3, либо в положение, находящееся непосредственно над положением 1. Первый способ наложения третьего слоя призм приводит к кубической, а второй — к гексагональной структуре. Такое подробное описание этих двух типов плотнейших упаковок позволит нам свободно ссылаться на них при описании структур минералов. Известно много примеров, когда атомы кислорода в структуре минералов располагаются по принципу плотнейшей упаковки, а другие атомы занимают пустоты этой упаковки.


Третий тип структуры, показанный на фиг. 14, отвечает объемноцентрированной кубической упаковке. Каждая сфера в такой упаковке соприкасается с восемью соседними сферами, в то время как в гексагональной и кубической гранецентрированной упаковках каждая сфера соприкасается с двенадцатью сферами. Таким образом, последний тип упаковки менее плотен, чем кубическая и гексагональная плотнейшие упаковки.

Мышьяк, сурьма, висмут


Фиг. 17. Структура мышьяка в аспекте, позволяющем видеть расположение атомов по слоям 
Фиг. 17. Структура мышьяка в аспекте, позволяющем видеть расположение атомов по слоям
Эти три полуметалла обладают более сложной структурой, чем истинные металлы. Их структуру нельзя отнести к типу структур с плотнейшей упаковкой, так как каждый атом здесь окружен шестью близлежащими атомами, причем три из них находятся от первого атома на более близком расстоянии, чем три остальных. Структура сурьмы (или мышьяка) изображена на фиг. 16. Хорошо видно, что сферы, отвечающие атомам сурьмы, перекрываются; места их пересечения отмечены пунктирными линиями. В результате каждый атом оказывается более прочно связанным с тремя ближайшими к нему атомами, что соответствует трехвалентному характеру атомов и их расположению в ряду таблицы Менделеева ближе к электроотрицательным атомам. Подобная координация атомов сурьмы обусловливает слоистую структуру (фиг. 17), в которой каждый атом (двойного) слоя лежит на одной из двух параллельных плоскостей и соединяется тремя связями, образующими ребра пирамиды, с ближайшими атомами в соседней плоскости, образующими основание пирамиды.

Структуры описываемых элементов характеризуются следующими параметрам! ячейки:


Величины d и е — это соответственно более короткие и более длинные расстояния между соседними атомами. Различия между этими величинами сильнее всего проявляются у мышьяка и меньше всего у висмута.


Эта структура может быть также описана на основе гранецентрированной ромбоэдрической ячейки, являющейся почти кубической по симметрии. Углы а такой ячейки равны 94°54' для мышьяка, 92°53' для сурьмы и 92с20' для висмута. Кристаллы этих элементов обычно описываются подобным образом, однако ячейка такой формы не является для этих структур элементарной.

Совершенная спайность всех трех кристаллов проходит параллельно {111} гранецентрированной ячейке. Подобная спайность, как это ясно видно на фиг. 16, осуществима без разрыва наиболее коротких связей. В кристаллах всех трех элементов имеется также слабо выраженная спайность параллельно {111}.

Фиг. 18. Структура Р-селена (Landolt-Bornstein) 
Фиг. 18. Структура Р-селена (Landolt-Bornstein)

Селен и теллур


Структуры селена и теллура, определенные Брэдли (Bradley, 1924), относятся к тригональной сингонии и построены из бесконечных параллельных спиральных цепей атомов (фиг. 18). Менее устойчивая моноклинная модификация а-селена содержит восьмичленные кольца, аналогичные кольцам в структуре ромбической серы. Ниже приведены параметры элементарных ячеек этих двух элементов, повторно определенные Штрауманисом (Straumanis, 1940).


Источник: «Кристаллическая структура минералов», У. Л. Брэгг, 1967


ОЦЕНИТЕ ПОЖАЛУЙСТА ЗА ЭТУ СТАТЬЮ
0
ПРЕДЫДУЩИЕ СТАТЬИ
Распределение элементов в земной коре
Минералогия > Химические элементы

Основные принципы построении структур минералов
Минералогия > Структура минералов

Геометрия кристаллических решеток
Минералогия > Структура минералов

СЛЕДУЮЩИЕ СТАТЬИ
Элементы класса неметаллы
Минералогия > Химические элементы

Соединения класса галоиды
Минералогия > Структура минералов

Сульфиды, арсениды и родственные им соединения
Минералогия > Структура минералов

Структуры типа акантита
Минералогия > Структура минералов

Моносульфиды, арсениды и антимониды
Минералогия > Структура минералов

Пирит, марказит и родственные им структуры
Минералогия > Структура минералов

Скуттерудит и родственные ему структуры
Минералогия > Структура минералов

Соединения серы с мышьяком, сурьмой и висмутом
Минералогия > Структура минералов




ССЫЛКА НА СТАТЬЮ В РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАТАХ
ТекстHTMLBB Code


Комментарии к статье


Еще нет комментариев


Сколько будет 46 + 32 =

       



 
 
Geologam.ru © 2016 | Обратная связь | Карта сайта | Поиск по сайту
Геология • Геофизика • Минералогия • Индустрия • Нефть и газ