Периодическая таблица (кристаллическая структура)

Для элементов, которые являются твердыми при стандартной температуре и давлении, таблица дает кристаллическую структуру наиболее термодинамически стабильной формы (форм) в этих условиях. Во всех остальных случаях приведенная структура относится к элементу при его температуре плавления. Данные представлены только для первых 114 элементов, а также для 118-го ( водород через флеровий и оганессон ), а прогнозы даны для элементов, которые никогда не производились в больших количествах ( астат , франций и элементы 100–114 и 118).

Таблица [ править ]

v т е Кристаллическая структура элементов периодической таблицы
1 H HEX																	2 He HCP
3 Li BCC	4 Будьте HCP											5 B RHO	6 C HEX	7 N HEX	8 O SC	9 F SC	10 Ne FCC
11 Na BCC	12 мг HCP											13 Al FCC	14 Si DC	15 Р ОРТО	16 S ОРТО	17 Cl ORTH	18 Ar FCC
19 К ВСС	20 Ca FCC	21 Sc НСР	22 Ti HCP	23 В BCC	24 Cr BCC	25 млн BCC	26 Fe BCC	27 Co HCP	28 Ni FCC	29 Cu FCC	30 Zn HCP	31 Ga ORTH	32 Ge постоянного тока	33 As RHO	34 Se HEX	35 Br ОРТО	36 Kr FCC
37 руб BCC	38 Sr FCC	39 Y HCP	40 Zr HCP	41 Nb BCC	42 мес. До н.э.	43 Tc HCP	44 Ru HCP	45 Rh FCC	46 Pd FCC	47 Ag FCC	48 Cd HCP	49 В ТЕТР	50 Sn TETR	51 Sb RHO	52 Te HEX	53 I ORTH	54 Xe FCC
55 CS BCC	56 Ba BCC	71 Лу HCP	72 Hf HCP	73 Ta BCC / TETR	74 Вт BCC	75 Re HCP	76 Os HCP	77 Ir FCC	78 баллов FCC	79 Au FCC	80 Hg RHO	81 TL HCP	82 Pb FCC	83 Би РО	84 Po SC / RHO	85 В [FCC]	86 Rn FCC
87 Fr [BCC]	88 Ra BCC	103 Lr [HCP]	104 Rf [HCP]	105 Дб [BCC]	106 Sg [BCC]	107 Bh [HCP]	108 Hs [HCP]	109 тонн [FCC]	110 Ds [BCC]	111 Rg [BCC]	112 Cn [HCP]	113 Nh [HCP]	114 Fl [FCC]	115 мк	116 Ур.	117 Цс	118 Og [FCC]

		57 Ла DHCP	58 CE DHCP / FCC	59 Pr DHCP	60 нд DHCP	61 вечера DHCP	62 см RHO	63 Eu BCC	64 Gd HCP	65 Тб HCP	66 Dy HCP	67 Ho HCP	68 Er HCP	69 тм HCP	70 Yb FCC
		89 AC FCC	90 чт FCC	91 Па TETR	92 U ORTH	93 Np ORTH	94 Пу МОН	95 утра DHCP	96 см DHCP	97 Bk DHCP	98 Cf DHCP	99 Es FCC	100 Fm [FCC]	101 Md [FCC]	102 Нет [FCC]

Легенда:
… /… Смешанная структура
[…] Прогнозируемая структура
BCC : объемно-центрированный кубический
FCC : гранецентрированный кубический (кубический плотноупакованный)
HCP : гексагональный плотно упакованный
DHCP : двойной гексагональный плотно упакованный
ОРТ : ромбический
TETR : тетрагональный
RHO : ромбоэдрический
HEX : шестиугольник
SC : простая кубическая
DC : алмаз кубический
ПН : моноклинический
неизвестный или неопределенный

Среди неоткрытых элементов прогнозы доступны только для унунениума и унбинилия (эка-франций и эка-радий), которые, по прогнозам, будут кристаллизоваться в объемно-центрированных кубических структурах, подобных их более легким аналогам.

Необычные сооружения [ править ]

Элемент	кристаллическая система	координационный номер	ноты
Mn	кубический	искаженная ОЦК - элементарная ячейка содержит атомы Mn в 4 различных окружениях. ^[1]
Zn	шестиугольный	передернул от идеального hcp. 6 ближайших соседей в одной плоскости: 6 в соседних плоскостях на 14% дальше ^[1]
Ga	ромбический	у каждого атома Ga есть один ближайший сосед в 244 часа, 2 в 270 вечера, 2 в 273 вечера, 2 в 279 вечера. ^[1]	Структура схожа с йодом.
Компакт диск	шестиугольный	передернул от идеального hcp. 6 ближайших соседей в одной плоскости - 6 в соседних плоскостях на 15% дальше ^[1]
В	четырехугольный	слегка искаженная ГЦК структура ^[1]
Sn	четырехугольный	4 соседа в 302 ч .; 2 в 318 часов; 4 в 377 часов вечера; 8 в 441 pm ^[1]	форма белого олова (термодинамически устойчива выше 286,4 К)
Sb	ромбоэдрический	гофрированный лист; у каждого атома Sb есть 3 соседа на одном листе в 290,8 вечера; 3 на соседнем листе в 335,5 м. ^[1]	серая металлическая форма.
См	тригональный	12 ближайших соседей	сложный ГПУ с 9-слойным повторением: ABCBCACAB .... ^[2]
Hg	ромбоэдрический	6 ближайших соседей при 234 К и 1 атм (жидкий при комнатной температуре и, следовательно, не имеет кристаллической структуры в условиях окружающей среды!)	эту структуру можно рассматривать как искаженную ГПУ-решетку с ближайшими соседями в той же плоскости, находящимися примерно на 16% дальше ^[1]
Би	ромбоэдрический	гофрированный лист; у каждого атома Bi есть 3 соседа в одном листе на 307,2 пм; 3 на соседнем листе в 352,9 м. ^[1]	Bi, Sb и серый As имеют одну и ту же пространственную группу в кристалле.
По	кубический	6 ближайших соседей	простая кубическая решетка. Атомы в элементарной ячейке находятся в углу куба.
Па	четырехугольный	объемно-центрированная тетрагональная элементарная ячейка, которую можно рассматривать как искаженную ОЦК
U	ромбический	сильно искаженная структура ГПУ. У каждого атома есть четыре ближайших соседа: 2 в 275,4 вечера, 2 в 285,4 вечера. Следующие четыре - на дистанциях 326,3 часа и еще четыре - в 334,2 часа. ^[3]
Np	ромбический	сильно искаженная структура ОЦК. Параметры решетки: a = 666,3 пм, b = 472,3 пм, c = 488,7 пм ^[4]^[5]
Пу	моноклинический	слегка искаженная шестиугольная структура. 16 атомов в элементарной ячейке. Параметры решетки: a = 618,3 пм, b = 482,2 пм, c = 1096,3 пм, β = 101,79 ° ^[6]^[7]

Обычные кристаллические структуры [ править ]

Плотно упакованные металлические конструкции [ править ]

Многие металлы имеют плотноупакованные структуры, т.е. гексагональные плотноупакованные и гранецентрированные кубические структуры (кубические плотноупакованные). Простая модель для обоих из них состоит в том, чтобы предположить, что атомы металла имеют сферическую форму и упакованы вместе наиболее эффективным способом (плотная упаковка или самая плотная упаковка). В плотнейшей упаковке у каждого атома есть 12 равноудаленных ближайших соседей, и, следовательно, координационное число 12. Если плотноупакованные структуры считаются построенными из слоев сфер, то разница между гексагональной плотной упаковкой и гранецентрированной кубической состоит в том, как устроен каждый слой расположены относительно других. Хотя есть много способов, которые можно предусмотреть для регулярного наращивания слоев:

Гексагональная плотная упаковка имеет чередующиеся слои, расположенные непосредственно над / под друг другом: A, B, A, B, ... (также называемые P6 3 / mmc , символ Пирсона hP2, structurbericht A3).
Гранецентрированный кубик имеет каждый третий слой непосредственно над / под друг другом: A, B, C, A, B, C, ... (также называемый кубической плотной упаковкой, Fm3m , символ Пирсона cF4, Strukturbericht A1).
двойная гексагональная плотная упаковка имеет слои, расположенные непосредственно друг над другом, A, B, A, C, A, B, A, C, .... с периодом 4, как альтернативная смесь упаковки ГЦК и ГПУ (также называемая P6 3 / mmc , символ Пирсона hP4, structurbericht A3 '). ^[8]
Упаковка α-Sm имеет период 9 слоев A, B, A, B, C, B, C, A, C, .... ( R3m , символ Пирсона hR3, structurbericht C19). ^[9]

Гексагональные плотно упакованные [ править ]

В идеальной ГПУ-структуре отношение осей элементарной ячейки составляет . Однако есть отклонения от этого в некоторых металлах, где элементарная ячейка искажена в одном направлении, но структура все еще сохраняет пространственную группу ГПУ - примечательно, что все элементы имеют соотношение параметров решетки c / a <1,633 (лучше всего Mg и Co и худший Be с c / a ~ 1.568). В других, таких как Zn и Cd, отклонения от идеала изменяют симметрию структуры, и они имеют отношение параметров решетки c / a > 1,85. ${\ textstyle 2 {\ sqrt {\ frac {2} {3}}} \ sim 1.633}$

Гранецентрированный кубический (кубический плотно упакованный) [ править ]

Больше информации, касающейся количества плоскостей в структуре и последствий для скольжения / скольжения, например, пластичности.

Двойной гексагональный плотно упакованный [ править ]

Подобно идеальной ГПУ-структуре, идеальная ГПУ-структура должна иметь отношение параметров решетки. В реальных ГПУ-структурах 5 лантаноидов (включая β-Ce) варьируется от 1,596 (Pm) до 1,6128 (Nd). Для четырех известных решеток актинидов dhcp соответствующее число варьируется от 1,620 (Bk) до 1,625 (Cf). ^[10] ${\ textstyle {\ frac {c} {a}} = 4 {\ sqrt {\ frac {2} {3}}} \ sim 3.267.}$ ${\ textstyle c / 2a}$

Тело центрированное кубическое [ править ]

Это не плотно упакованная структура. В этом случае каждый атом металла находится в центре куба с 8 ближайшими соседями, однако 6 атомов в центрах соседних кубов находятся всего примерно на 15% дальше, поэтому координационное число можно считать равным 14, когда они находятся на одном уровне. одна четырехгранная топорная структура становится гранецентрированной кубической (кубической плотноупакованной).

См. Также [ править ]

Кристальная структура

Ссылки [ править ]

^ Б с д е е г ч я Greenwood, Norman N. ; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
^ AF Wells (1962) Структурная неорганическая химия, 3d издание Oxford University Press
^ Гарри Л. Якель, ОБЗОР РЕНТГЕНОВСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В УРАНОВЫХ СПЛАВАХ . Конференция "Физическая металлургия урановых сплавов", Вейл, Колорадо, февраль 1974 г.
^ Lemire, разъем RJдр., Химическая термодинамика нептуния и плутония , Elsevier, Амстердам, 2001
^ URL «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2012-10-02 . Проверено 16 октября 2013 .CS1 maint: archived copy as title (link)
^ Lemire, RJдр., 2001
^ URL «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2011-12-30 . Проверено 5 февраля 2012 .CS1 maint: archived copy as title (link)
^ URL «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2011-12-23 . Проверено 5 февраля 2012 .CS1 maint: archived copy as title (link)
^ URL «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2012-01-12 . Проверено 5 февраля 2012 .CS1 maint: archived copy as title (link)
^ Невилл Гоналес Сваки и Тереза Свака, Основные элементы кристаллографии , Pan Standford Publishing Pte. ООО, 2010 г.

Общий

П.А. Стерн; А. Гонис; Боровой А.А., ред. (Июль 1996 г.). «Актиниды и окружающая среда». Proc. Института перспективных исследований актинидов и окружающей среды НАТО . Серия НАТО ASI. Малеме, Крит, Греция: Kluver Academic Publishers. С. 59–61. ISBN 0-7923-4968-7.
Л. Р. Морсс; Норман М. Эдельштейн; Жан Фугер, ред. (2007). Химия элементов актинидов и трансактинидов (3-е изд.). Springer. ISBN 978-1402035555.

Внешние ссылки [ править ]

Strukturbericht Type A - отчеты о структуре для чистых элементов
Кристаллические структуры твердых химических элементов при давлении 1 бар

[Greenwood-1] Б с д е е г ч я Greenwood, Norman N. ; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.

[2] AF Wells (1962) Структурная неорганическая химия, 3d издание Oxford University Press

[3] Гарри Л. Якель, ОБЗОР РЕНТГЕНОВСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В УРАНОВЫХ СПЛАВАХ . Конференция "Физическая металлургия урановых сплавов", Вейл, Колорадо, февраль 1974 г.

[4] Lemire, разъем RJдр., Химическая термодинамика нептуния и плутония , Elsevier, Амстердам, 2001

[5] URL «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2012-10-02 . Проверено 16 октября 2013 .CS1 maint: archived copy as title (link)

[6] Lemire, RJдр., 2001

[7] URL «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2011-12-30 . Проверено 5 февраля 2012 .CS1 maint: archived copy as title (link)

[8] URL «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2011-12-23 . Проверено 5 февраля 2012 .CS1 maint: archived copy as title (link)

[9] URL «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2012-01-12 . Проверено 5 февраля 2012 .CS1 maint: archived copy as title (link)

[10] Невилл Гоналес Сваки и Тереза Свака, Основные элементы кристаллографии , Pan Standford Publishing Pte. ООО, 2010 г.