鍵結與晶體化學
配位數(coordination number)
在晶體中立起一個陽離子,數數看有幾個陰離子與它相觸:這個數目就是配位數。它是離子周圍的「近鄰人數」,回答「有幾個鄰居」。陶瓷中常見值為 4、6、8:矽處於四個氧之間,鎂處於六個之間,大的鋯處於八個之間。同樣的想法也可從陰離子一側來看(每個氧周圍有幾個陽離子),兩種觀點必須與晶體化學式保持一致。
對以離子性為主的晶體,配位數由簡單的堆積幾何決定:相對於陰離子越大的陽離子,能在鄰居互相碰撞之前聚攏越多鄰居。這個相對大小就是半徑比,並帶有臨界門檻:約 0.225 以下為三配位(三角形)、0.225 至 0.414 為四配位(四面體)、0.414 至 0.732 為六配位(八面體)、0.732 以上為八配位(立方體)。這些鄰居排成配位多面體,即陽離子周圍那個由陰離子構成的小籠,也就是結構真正的積木。
配位數是鍵結與結構之間的樞紐。它決定鮑林的靜電鍵強(離子電荷除以其配位數),而此鍵強必須在每個陰離子周圍達到平衡;它區分由相同原子構成的結構(矽石的 SiO4 四面體,對比高壓型中矽採六個氧);它也隨壓力改變,因為擠壓礦物常在地球深處迫使陽離子進入更高配位。相對地,具方向性的共價鍵是以鍵角、而非以大小來固定低配位。
矽幾乎總是採配位數 4(SiO4 四面體),但在地函深處的巨大壓力下,它在斯石英(stishovite)中翻轉為配位數 6:同樣是 SiO2、不同配位、密度大得多的晶體。
區分結構的是配位數,而不只是組成。
配位數是對最近鄰的幾何計數,並非化學鍵級。而半徑比的預測只是指南:它對約三分之二的簡單化合物給出正確配位,在鍵結強烈共價處則失效。
又称
另见