Кристаллохимия

, раздел химии, изучающий пространств. Расположение и хим. Связи атомов в кристаллах, а также зависимость физ. И хим. Св-в кристаллич. В-в от их строения. Изучая влияние хим. Состава в-ва 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 в-в 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, к-рая при данных давлении и т-ре 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 св-в кристаллич. В-в 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.

В-ва. При интерпретации кристаллич. Структур и их предсказании широко используют понятие атомных радиусов, ионных радиусов, принцип плотной упаковки атомов и молекул. Нек-рые сравнительно простые кристаллич. Структуры удается предсказать путем минимизации потенц. Или своб. Энергии, к-рая рассматривается как ф-ция структурных параметров. Установление количеств. Зависимости св-в кристаллич. В-в от их структуры пока оказывается возможным лишь в редких случаях (напр., расчет энтальпий сублимации орг. Соединений). В настоящее время возможны гл. Обр. Качественные оценки, к-рые тем не менее имеют существ. Практич. Значение, напр., при изучении влияния малых добавок на синтез и св-ва 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. Р-ции 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 к-т в кристаллич. Состоянии позволило модифицировать хим. Состав белков с целью улучшения их биол. Ф-ций, 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 нек-рые 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 в-в - 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.