كيمياء البلورات للمعادن
توضح كيمياء البلورات كيف تحدد أحجام الذرات والأيونات، وشحناتها، وتناسقها، وأنواع الروابط، الهياكل التي تتبناها المعادن وكيف تتنوع تركيباتها من خلال الاستبدال.
Definition
دراسة المبادئ الكيميائية، وخاصة الترابط، وحجم الأيونات، وتوازن الشحنة، والتناسق، التي تحكم البنية الذرية والتنوع التركيبي للمعادن.
Scope
يغطي هذا الموضوع الترابط الأيوني والتساهمي في المعادن، ونصف القطر الأيوني الفعال، وعدد التناسق والمضلعات التناسقية، وقواعد باولنغ، ومبدأ نسبة نصف القطر، وكيمياء المحلول الصلب بما في ذلك آليات الاستبدال، والاقتران، والحذف. ويربط التركيب بالبنية وبالخصائص الفيزيائية والبصرية الناتجة.
Core questions
- كيف تحدد نسبة نصف قطر الكاتيون إلى الأنيون عدد التناسق؟
- ما هي قواعد باولنغ وكيف تتنبأ بالهياكل الأيونية المستقرة؟
- كيف توسع المحاليل الصلبة الاستبدالية والمقترنة النطاق التركيبي للمعدن؟
- لماذا تعتمد أنصاف الأقطار الأيونية الفعالة على التناسق وحالة الأكسدة؟
Key theories
- قواعد باولنغ
- مجموعة من المبادئ التي تربط هندسة المضلع التناسقي بنسبة نصف القطر، وتتطلب حيادية كهربائية ساكنة محلية، وتحد من حواف وأوجه المضلعات المشتركة، وتقلل من عدد البيئات الكاتيونية المميزة، والتي تفسر معًا هياكل المعادن الأيونية.
- أنصاف الأقطار الأيونية الفعالة والاستبدال
- تتنبأ أنصاف الأقطار الأيونية المجدولة التي تختلف باختلاف التناسق والتكافؤ بما إذا كانت الأيونات يمكن أن تحل محل بعضها البعض في موقع هيكلي، مما يحكم مدى المحلول الصلب في سلاسل المعادن.
Clinical relevance
تفسر مبادئ كيمياء البلورات التمنطق التركيبي، والقياس الحراري والبارومتري الجيوكيميائي، وامتصاص العناصر النزرة والملوثات، وتصميم المواد الوظيفية الاصطناعية، كما أنها تدعم تفسير كيمياء المعادن من التحليل المجهري.
History
أرسى ف. م. غولدشميدت الدور الجيوكيميائي لحجم الأيونات وشحنتها في عشرينيات القرن الماضي؛ وصاغ باولنغ قواعد الهياكل البلورية الأيونية في عام 1929؛ وأصبح تجميع شانون عام 1976 لأنصاف الأقطار الأيونية الفعالة المرجع القياسي للتنبؤ بالاستبدال في المعادن.
Key figures
- Linus Pauling
- Victor Goldschmidt
- Robert D. Shannon
Related topics
Seminal works
- pauling1929
- shannon1976
- klein2007
Frequently asked questions
- ما هو المحلول الصلب في المعادن؟
- هو الاستبدال المستمر أو الجزئي لأيون بآخر ذي حجم وشحنة متشابهين ضمن بنية معدنية واحدة، كما هو الحال في سلسلة الأوليفين من الفورستريت إلى الفاياليت.
- ما هو الاستبدال المقترن؟
- هو الاستبدال المتزامن في موقعين للحفاظ على التوازن الكلي للشحنة، مثل تبادل NaSi بـ CaAl عبر سلسلة الفلسبار البلاجيوكلاز.