蛍石構造

蛍石構造は、式 MX ₂の化合物に共通するモチーフを指します。^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} X イオンは 8 つの四面体間隙サイトを占め、M イオンは面心立方(FCC) 構造の正のサイトを占めます。多くの化合物、特に一般的な鉱物である蛍石(CaF ₂ ) はこの構造を採用しています。

式 M ₂ Xを持つ多くの化合物は、逆蛍石構造を持っています。これらの化合物では、陰イオンと陽イオンの位置が蛍石（逆構造）に対して逆になっています。陰イオンは FCC の規則的な位置を占め、陽イオンは四面体間隙位置を占めます。たとえば、ケイ化マグネシウムMg ₂ Si は、格子定数が 6.338 Å で、マグネシウム陽イオンが四面体間隙位置を占めており、各ケイ化物陰イオンは 8 個のマグネシウム陽イオンに囲まれ、各マグネシウム陽イオンは 4 個のケイ化物陰イオンに囲まれて四面体状になっています。^{[ 3 ]}

フッ化カルシウムCaF2の蛍石_構造。^{[ 3 ]}
_{ケイ化マグネシウムMg2Si}の逆蛍石構造。^{[ 3 ]}

フッ化カルシウムの例

結晶学は、結晶性物質の構造を調査するための強力なツールです。構造と物性の関係を確立するには、物質の結晶構造を理解することが重要です。これらの関係は、結晶性物質の挙動を予測するのに役立つだけでなく、その物性を調整する能力をもたらします。フッ化カルシウムは、蛍石構造を持つ結晶の典型的な例です。結晶学的情報は、X線回折によって収集でき、結晶構造内の電子密度の位置に関する情報を提供します。Olex2 ^{[ 4 ]}などの最新のソフトウェアを使用すると、結晶学的出力ファイルから結晶構造を解析できます。

フッ化カルシウムの拡張結晶構造。八面体結晶を示している。

フッ化カルシウム結晶構造の図

フッ化カルシウムでは、カルシウム陽イオンはフッ素陰イオンに囲まれており、フッ素陰イオンは四面体サイトを占め、配位数はフッ素対カルシウムで8:4となっている。この比率は、フッ素とカルシウムの比率が2:1である化合物の化学量論と一致する。この関係は、カルシウム陽イオンを囲む立方体状の陰イオン配列として視覚化できる。

立方体角共有によるフッ化カルシウムの可視化。カルシウムは青色、フッ素は緑色で示されている。
立方体の隅の共有を別の軸に沿って視覚化したもの。

拡張された蛍石構造

単位格子を超えて、蛍石の拡張結晶構造は面心立方格子 (fcc) 充填構造 (立方最密充填または ccp とも呼ばれる) で充填を続けます。^{[ 5 ]}この球状充填パターンは ABC パターンに従い、各球状層が格子の隣接する穴の上に収まります。対照的に、六方最密充填 (hcp) は ABAB パターンで連続的に層状になります。これら 2 種類の充填は、球状充填の中で最も密に充填された形態です。^{[ 6 ]}

フッ化カルシウムの拡張結晶積層構造。単位格子が3単位分拡張されている。
別の軸に沿って見たフッ化カルシウムの拡張パッキング構造の図。拡大された単位格子。

参考文献

↑ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (編), Inorganic Chemistry , 翻訳: Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
↑グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショー、アラン (1997).元素の化学(第 2版). バターワース・ハイネマン. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8。
1 2 3 4 Rizescu, Costel; Rizescu, Mihaela (2018). Structure of Crystalline Solids, Imperfections and Defects in Crystals (First ed.). Parker, TX: Shutter Waves. ISBN 978-1-947641-17-42020年1月29日に取得。
↑ "OlexSys" . OlexSys .
↑ Shriver 他(2014 年 1 月).無機化学(第 6版). オックスフォード大学出版局. ISBN 978-1-4292-9906-0。
↑ Redwing, Ronald. "面心立方構造 (FCC)" .ペンシルベニア州立大学.

[1] Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (編), Inorganic Chemistry , 翻訳: Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5

[2] グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショー、アラン (1997).元素の化学(第 2版). バターワース・ハイネマン. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8。

[Costel-3] 1 2 3 4 Rizescu, Costel; Rizescu, Mihaela (2018). Structure of Crystalline Solids, Imperfections and Defects in Crystals (First ed.). Parker, TX: Shutter Waves. ISBN 978-1-947641-17-42020年1月29日に取得。

[4] "OlexSys" . OlexSys .

[5] Shriver 他(2014 年 1 月).無機化学(第 6版). オックスフォード大学出版局. ISBN 978-1-4292-9906-0。

[6] Redwing, Ronald. "面心立方構造 (FCC)" .ペンシルベニア州立大学.

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蛍石構造

フッ化カルシウムの例

フッ化カルシウム結晶構造の図

拡張された蛍石構造

関連項目

参考文献

関連するトピック

間隙サイトを占め、M イオンは

面心立方

蛍石

逆構造