Strutture cristalline ioniche

I solidi ionici sono tipicamente aggregati strettamente in un reticolo cristallino. Tuttavia, le cariche e le dimensioni degli ioni influenzano notevolmente la loro configurazione di aggregazione, portando a variazioni significative nella struttura cristallina e nel numero di coordinazione. Per esempio, il cloruro di cesio, dove entrambi gli ioni hanno dimensioni simili, assomiglia ad un reticolo cubico primitivo di anioni cloruro con cationi di cesio al centro.

Alla cella unitaria del cloruro di cesio sono assegnati un anione cloruro e un catione di cesio. Ogni ione cesio è circondato da otto ioni cloruro e viceversa, assegnando, sia al cesio che al cloruro, numeri di coordinazione di otto. Il cloruro di sodio assomiglia a un reticolo cubico centrato sulla faccia degli anioni cloruro, con i cationi di sodio più piccoli che occupano gli spazi fra gli anioni.

La differenza nei raggi ionici fa sì che ciascun catione di sodio interagisca con solo sei anioni cloruro e viceversa, con quattro anioni cloruro e quattro cationi sodio assegnati alla cella unitaria. Questo è spesso indicato come la struttura del salgemma. Il solfuro di zinco ha una differenza ancora superiore nei raggi ionici rispetto a quella del cloruro di sodio, che porta alla struttura della blenda di zinco.

Benché la disposizione del solfuro somigli ad un reticolo cubico fronte-centrato, i cationi di zinco si trovano all'interno di tetraedri di anioni solfuri, portando ad un numero di coordinazione di quattro. Solo la metà di tutti i possibili buchi"tetraedrici sono occupati da cationi di zinco, lasciando il resto vuoto. La cella unitaria ha quattro anioni solfuro e quattro cationi di zinco.

La proporzione fra cationi e anioni influisce anche sulla struttura adottata da un solido ionico. Il fluoruro di calcio, che ha un catione e due anioni, mostra la struttura della fluorite. Qui, i cationi sono disposti in un reticolo cubico fronte-centrato, con gli anioni che occupano tutti i fori tetraedrici.

La cellula unitaria ha quattro cationi di calcio, ciascuno con un numero di coordinazione di otto, e otto anioni fluoruro, ciascuno con un numero di coordinazione di quattro. La struttura antifluorito è propria di composti come l'ossido di sodio, che ha due cationi e un anione. Qui, gli anioni sono disposti in un reticolo cubico fronte-centrato con cationi che occupano gli otto fori tetraedrici.