Structures de cristaux ioniques

Les solides ioniques sont en générale étroitement emballés dans un réseau cristallin. Cependant, les charges et les tailles des ions influencent grandement leur configuration d'emballage, conduisant à une variation significative de la structure cristalline et numéro de coordination. Par exemple, le chlorure de césium, où les deux ions sont de tailles similaires, ressemble à une maille primitif d'anions chlorure avec des cations de césium dans les centres.

La cellule unitaire de chlorure de césium reçoit un anion chlorure et un cation césium. Chaque ion césium est entouré de huit ions chlorure et vice versa, donnant numéros de coordination de huit à la fois du césium et du chlorure. Le chlorure de sodium ressemble à une maille cristalline à faces centrées d'anions chlorure, les cations de sodium plus petits occupant les espaces entre les anions.

La différence de rayons ioniques se traduit par chaque cation sodium interagissant avec seulement six anions chlorure et vice versa, avec quatre anions chlorure et quatre cations sodium attribués à la cellule unitaire. Ceci est souvent appelé la structure de sel gemme. Le sulfure de zinc a une différence encore plus grande dans les rayons ioniques que celui du chlorure de sodium, conduisant à la structure de blende de zinc.

Bien que l'arrangement de sulfure ressemble à un maillage à faces centrées, les cations de zinc sont situés dans les tétraèdres des anions sulfures, menant à un nombre de coordination de quatre. Seule la moitié des trous"tétraédriques possibles sont occupés par des cations de zinc, laissant le reste vide. La cellule unitaire a quatre anions sulfure et quatre cations de zinc.

La proportion de cations aux anions affecte également la structure adoptée par un solide ionique. Le fluorure de calcium, qui a un cation et deux anions, présente la structure de la fluorite. Ici, les cations sont disposés dans un dans un maillage à faces centrées, avec les anions occupant tous les trous tétraédriques.

La cellule unitaire a quatre cations de calcium, chacun avec un numéro de coordination de huit, et huit anions de fluorure, chacun avec un numéro de coordination de quatre. La structure antifluorite est exposée par des composés comme l'oxyde de sodium, qui a deux cations et un anion. Ici, les anions sont disposés dans un maillage à faces centrées avec des cations occupant les huit trous tétraédriques.