イオン性結晶構造

イオン性固体は通常、結晶格子に密集しています。しかし、イオンの電荷とサイズはイオンの充填配置に大きく影響するため、結晶構造と配位数に大きなばらつきが生じます。

たとえば、両方のイオンが同様のサイズである塩化セシウムは、中心にセシウムカチオンを持つ塩化物アニオンの原始的な立方格子に似ています。塩化セシウム単位セルには、1つの塩化アニオンと1つのセシウムカチオンが割り当てられます。

各セシウムイオンは8つの塩化物イオンに囲まれており、その逆も同様であるため、セシウムと塩化物の両方の配位数は8になります。

塩化ナトリウムは、塩化物陰イオンの面心立方格子に似ており、小さなナトリウムカチオンが陰イオン間の空間を占めています。

イオン半径の違いにより、各ナトリウムカチオンは6つの塩化物アニオンとのみ相互作用し、その逆も同様で、4つの塩化物アニオンと4つのナトリウムカチオンが単位セルに割り当てられます。これはしばしば岩塩構造と呼ばれます。

硫化亜鉛は、塩化ナトリウムよりもイオン半径の差がさらに大きく、亜鉛ブレンド構造につながります。硫化物配列は面心立方格子に似ていますが、亜鉛カチオンは硫化物アニオンの四面体内に位置しているため、配位数は4になります。

可能なすべての四面体の「穴」の半分だけが亜鉛カチオンで占められ、残りは空になります。単位セルには、4つの硫化物アニオンと4つの亜鉛カチオンがあります。

陰イオンに対する陽イオンの割合は、イオン性固体がどの構造を採用するかにも影響します。フッ化カルシウムは、陽イオンが1つと陰イオンが2つあり、蛍石構造を示します。

ここでは、陽イオンは面心立方格子に配置され、陰イオンはすべての四面体の穴を占めています。単位細胞には、それぞれ配位数が8のカルシウムカチオンと、配位数が4のフッ化物アニオンが8つあります。

フッ素防止構造は、2つのカチオンと1つのアニオンを持つ酸化ナトリウムのような化合物によって示されます。ここでは、陰イオンは面心立方格子に配置され、陽イオンは8つの四面体の穴を占めています。