Зміст
У твердій речовині атоми та молекули утворюють різноманітні геометричні структури залежно від способу їх поєднання.У кожній структурі центральний атом ділить електрони з іншими атомами або іонними молекулами, і форма структури залежить від того, як діляться електрони. Координаційне число для центрального атома - це показник того, скільки атомів або молекул утворюють з ним зв’язки, і це є визначальним фактором молекулярної форми і в кінцевому рахунку властивостей твердого тіла. Для ковалентно зв'язаних молекул і комплексів перехідних металів хіміки отримують координаційне число з хімічної формули. Вони обчислюють координаційне число металевих твердих тіл, вивчаючи структуру грат.
Ковалентно пов'язані молекули
У молекулі, ковалентно пов'язаній, хіміки визначають координаційне число центрального атома шляхом підрахунку кількості пов'язаних атомів. Наприклад, у молекулі метану центральний атом вуглецю пов'язаний з чотирма атомами водню, тому його координаційне число дорівнює 4. Це число можна легко визначити з хімічної формули метану: CH4.
Таке ж співвідношення стосується іонних сполук. Наприклад, координаційне число молекули триоксиду вуглецю (СО)3)2- дорівнює 3, а заряд іона -2.
Перехідні металеві комплекси
Перехідні метали, які займають стовпці від 3 до 12 періодичної таблиці, утворюють комплекси з групами атомів, які називаються лігандами. Координація перехідного металу знову задається кількістю атомів, з якими пов'язаний центральний атом. Наприклад, координаційний номер іонної сполуки CoCl2(NH3)4+ дорівнює 6, оскільки центральний атом кобальту зв’язується з двома атомами хлору та чотирма атомами азоту. У FeN42+, координаційне число дорівнює 4, оскільки це кількість зв’язків, утворених центральним атомом заліза, навіть незважаючи на те, що атоми азоту утворюють комплекс решітки, зв'язуючись один з одним.
Металеві тверді тіла
У металевих твердих тілах немає чіткого зв’язку між парами атомів, тому хіміки визначають координацію структури, вибираючи один атом і підраховуючи кількість атомів, що безпосередньо його оточують. Наприклад, атом, який входить до структури шару, може мати три атоми під ним, три над ним і шість оточуючих його в одному шарі. Координаційне число для цього атома було б 12.
Атоми у твердому кристалі часто утворюються в геометричні структури, які називаються клітинами, і ці клітини повторюються ad infinitum для створення кристалічної структури. Розшифровка форми клітини дає можливість обчислити координаційне число, яке однакове для кожного атома в структурі. Наприклад, кубічна структура має один атом посередині, оточений по одному на кожному куті, загалом вісім, тому координаційне число дорівнює 8.
Іонні тверді тіла
Хлорид натрію (NaCl) - приклад іонного твердого речовини, що утворюється катіоном (Na+) і аніон (Cl-). В іонному металі координаційне число катіона дорівнює кількості аніонів, що знаходяться в безпосередній близькості від нього. NaCl - кубічна структура, і кожен катіон натрію оточений чотирма іонами хлору на одній площині, а також одним нижче і одним вище, тому координаційне число дорівнює 6. З тієї ж причини координація кожного аніона хлору також 6.