Tartalom
A szilárd anyagban az atomok és a molekulák sokféle geometriai struktúrát képeznek, attól függően, hogy miként kombinálódnak.Mindegyik struktúrában egy központi atom megosztja az elektronokat más atomokkal vagy ionos molekulákkal, és a szerkezet alakja az elektronok megoszlásától függ. A központi atom koordinációs száma azt jelzi, hogy hány atom vagy molekula kötődik vele, és ez meghatározza a molekula alakját és végül a szilárd anyag tulajdonságait. Kovalensen kötött molekulák és átmeneti fémkomplexek esetében a vegyészek a kémiai képletből számítják ki a koordinációs számot. A rácsszerkezet vizsgálatával kiszámítják a fém szilárd anyagok koordinációs számát.
Kovalensen kötött molekulák
Kovalensen kötött molekulában a vegyészek meghatározzák a központi atom koordinációs számát a kötött atomok számának megszámlálásával. Például a metánmolekulában a központi szénatom négy hidrogénatomhoz kapcsolódik, tehát koordinációs száma 4. Ez a szám könnyen meghatározható a metán kémiai képletéből: CH4.
Ugyanez vonatkozik az ionos vegyületekre. Például a szén-trioxid molekula (CO3)2- 3, és az ion töltése -2.
Átmeneti fém komplexek
Az átmeneti fémek, amelyek a periódikus táblázat 3–12. Oszlopát foglalják el, komplexeket képeznek az atomcsoportokkal, úgynevezett ligandumokkal. Az átmeneti fém koordinációját ismét azon atomok száma adja, amelyekkel a központi atom kapcsolódik. Például a CoCl ionos vegyület koordinációs száma2(NH3)4+ 6, mivel a központi kobalt-atom két klóratommal és négy nitrogénatommal kötődik. FeN-ben42+, a koordinációs szám 4, mivel ez számolja a központi vasatom által létrehozott kötések számát, annak ellenére, hogy a nitrogénatomok rácskomplexet képeznek egymással való kötéssel.
Fém szilárd anyagok
A fém szilárd anyagokban nincs egyértelmű kötés az atompárok között, így a vegyészek egyetlen atom kiválasztásával határozzák meg a szerkezet koordinációját, és megszámolják azt közvetlenül körülvevő atomok számát. Például egy atomnak, amely egy rétegszerkezet része, lehet három atomja alatta, három fölött és hat körül, ugyanabban a rétegben. Az atom koordinációs száma 12 lenne.
A szilárd kristály atomjai gyakran geometriai struktúrákká alakulnak, úgynevezett sejtekké, és ezek a sejtek végtelenségig megismételik magukat, hogy létrehozzák a kristályszerkezetet. A cella alakjának megfejtése lehetővé teszi a koordinációs szám kiszámítását, amely megegyezik a szerkezetben lévő egyes atomokon. Például egy kocka alakú szerkezet közepén egy atom van, körülvéve mindkét sarkon, összesen nyolc, tehát a koordinációs szám 8.
Ionos szilárd anyagok
A nátrium-klorid (NaCl) egy ionos szilárd anyag példája, amelyet egy kation (Na+) és egy aniont (Cl-). Ionos fém esetén a kation koordinációs száma megegyezik a közvetlen közelében lévő anionok számával. A NaCl köbös szerkezetű, és minden nátrium-kationt négy klór-ion vesz körül ugyanazon a síkon, valamint egy alul és egy felett, tehát a koordinációs szám 6. Ugyanebből az okból az egyes klóranionok koordinációja is 6.