кристаллохимия

КРИСТАЛЛОХИМИЯ

раздел химии, изучающий пространств. расположение и хим. связи атомов в кристаллах, а также зависимость физ. и хим. свойств кристаллич. веществ от их строения. Изучая влияние хим. состава вещества на его структуру, К. тесно связана с кристаллографией. центр. понятие К. — кристаллическая структура. Определено ок. 100000 кристаллич. структур (~15000 неорг., более 80000 орг. соед.) — от простых веществ до белков и вирусов. Источником эксперим. данных о кристаллич. структурах служат дифракционные методы исследования, гл. обр. рентгеновский структурный анализ, электронография, нейтронография. Мат. база К. — теория групп симметрии. Причины образования той или иной кристаллич. структуры определяются общим принципом термодинамики: наиб. устойчива структура, которая при данных давлении и температуре имеет миним. своб. энергию. Осн. задачи К.: систематика кристаллич. структур и описание наблюдающихся в них типов хим. связей; интерпретация кристаллич. структур (т. е. выяснение причин, определяющих возникновение данной структуры) и предсказание структур; изучение зависимости свойств кристаллич. веществ от их структуры и характера хим. связи (см. ионные кристаллы, ковалентные кристаллы, металлические кристаллы, молекулярные кристаллы). В рамках стереохим. аспекта обсуждаются кратчайшие межатомные расстояния (длины связей) и валентные углы, рассматриваются координационные числа и координационные полиэдры. Кристаллоструктурный аспект включает анализ относит. расположения атомов, молекул и др. фрагментов структуры (слоев, цепей) в пространстве кристаллич. вещества. При интерпретации кристаллич. структур и их предсказании широко используют понятие атомных радиусов, ионных радиусов, принцип плотной упаковки атомов и молекул. Некоторые сравнительно простые кристаллич. структуры удается предсказать путем минимизации потенц. или своб. энергии, которая рассматривается как функция структурных параметров. Установление количеств. зависимости свойств кристаллич. веществ от их структуры пока оказывается возможным лишь в редких случаях (напр., расчет энтальпий сублимации орг. соединений). В настоящее время возможны гл. обр. качественные оценки, которые тем не менее имеют существ. практич. значение, напр., при изучении влияния малых добавок на синтез и свойства монокристаллов (лазерных, люминесцентных, полупроводниковых и др. материалов), в вопросах физики и химии металлов и сплавов, полупроводников и др. Активно изучается влияние кристаллич. структуры на хим. реакции в твердом теле. Кристаллохим. подход используется в техн. материаловедении (неорг. материалы, металлы, сплавы, цементы, бетоны, композиты, полимеры и др.). Изучение строения комплексов белок — субстрат, структуры нуклеиновых кислот в кристаллич. состоянии позволило модифицировать хим. состав белков с целью улучшения их биол. функций, что важно для биохимии, медицины и биотехнологии. Возникновению К. как науки предшествовало полуторавековое развитие кристаллографии. Были установлены мн. черты внутр. строения кристаллов (Р. Гаюи, Э. Митчерлих, О. Браве). Важнейшее достижение этого периода — вывод пространств. групп симметрии, выполненный Е. С. Федоровым (1890) и почти одновременно А. Шёнфлисом . В 1884 В. Парлоу на основе представлений о плотных шаровых упаковках предсказал некоторые простейшие кристаллич. структуры — NaCl, CsCl, ZnS (сфалерит). Как наука К. сформировалась вскоре после 1912, когда М. Лауэ, В. Фридрих и П. Книппинг открыли дифракцию рентгеновских лучей, быстро превратившуюся в мощный метод исследования строения твердых веществ — рентгеновский структурный анализ. В послед. неск. лет У. Г. Брэгги, У. Л. Брэгги и др. изучили кристаллич. структуры мн. металлов, галогенидов, оксидов, сульфидов, алмаза. Первое существ. достижение теоретич. К. — расчет энергии ионных кристаллов, выполненный в 1918–19 М. Борном и А. Ланде. В 1926–27 были созданы системы кристаллохим. ионных и атомных радиусов (В. Гольдшмидт, Л. Полинг). На основе концепции ионных радиусов В. Гольдшмидт в 1925–32 объяснил явления морфотропии, изоморфизма и полиморфизма. В 1927–32 Полинг сформулировал осн. принципы строения ионных кристаллов, ввел представления о балансе валентных усилий связей, понятия атомных орбиталей и гибридизации, развил теорию плотной упаковки атомов в кристаллах.

Лит.: Китайгородский А. И., Молекулярные кристаллы, М., 1971; Зоркий П. М., Симметрия молекул и кристаллических структур, М., 1986; Урусов B.C., Теоретическая кристаллохимия, М., 1987; Уэллс А., Структурная неорганическая химия, пер. с англ., т. 13. М., 1987 88. См. также лит. при ст. кристаллы.

П. М. Зоркий

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. КРИСТАЛЛОХИМИЯ — Раздел кристаллографии, в к-ром изучаются закономерности расположения атомов в кристаллах и природа хим. связи между ними. К. основана на обобщении результатов экспериментальных рентгенографич. и др. дифракц. методов исследований ат. Физический энциклопедический словарь
  2. кристаллохимия — Кристалл/о/хи́м/и/я [й/а]. Морфемно-орфографический словарь
  3. кристаллохимия — орф. кристаллохимия, -и Орфографический словарь Лопатина
  4. Кристаллохимия — Изучает пространственное расположение и химическую связь атомов в кристаллах (См. Кристаллы), а также зависимость физических и химических свойств кристаллических веществ от их строения. Будучи разделом химии, К. тесно связана с кристаллографией (См. Большая советская энциклопедия
  5. КРИСТАЛЛОХИМИЯ — КРИСТАЛЛОХИМИЯ — изучает зависимость структуры и свойств кристаллов от их химического состава. Большой энциклопедический словарь