84250 skanuj0102 (23)

CZĘŚĆ II

2. KRYSTALOGRAFIA STRU KTURALNA

Rozdział ten obejmuje ogólny przegląd głównych typów struktury kryształów, jakie mogą być badane różnymi metodami fizycznymi, o których będzie mowa w dalszym tekście. Struktura oznacza tu przestrzenne rozmieszczenie atomów w ciele krystalicznym.

Znajomość struktury ma podstawowe znaczenie dla racjonalnego wytłumaczenia fizycznych i chemicznych właściwości ciał stałych. Istotnie, wydaje się oczywiste, że właściwości substancji powinny być związane nie tylko z rodzajem, lecz również ze sposobem rozmieszczenia wchodzących w jej skład atomów. W różnych związkach, które można otrzymać z danych rodzajów atomów, różnice w przestrzennym rozmieszczeniu tych atomów są podstawową przyczyną różnic występujących we wszystkich właściwościach fizykochemicznych.

Pojęcie struktury atomowej materii jest niezbyt przejrzyste, obejmuje bowiem, w fizyce i chemii, dwa pojęcia, które należy odróżniać:

1)    strukturę w sensie tu stosowanym, tj. rozmieszczenie jąder atomowych;

2)    strukturę elektronową, tj. rozmieszczenie chmury elektronowej w polu dodatnich jąder.

Wyznaczanie struktury kryształów opiera się, w większości przypadków, na interpretacji obrazów ugięcia promieni rentgenowskich na kryształach, a niekiedy także, chociaż znacznie rzadziej, na badaniu dyfrakcji neutronów lub elektronów. Jak się przekonamy dalej, dyfrakcja neutronów dostarcza bezpośrednich informacji o położeniach jąder, natomiast dyfrakcja promieni rentgenowskich umożliwia określenie rozkładu gęstości elektronowej w ciele. Paradoksalny może więc wydać się fakt, że badania takie dostarczają tylko niewielu użytecznych informacji o strukturze elektronowej kryształu.

W chemii organicznej pojęcie struktury jest często bardziej ograniczone: oznacza ono wówczas konfigurację łańcucha atomów.

Jest to związane z faktem, że struktury elektronowe zespołów atomów połączonych wiązaniami chemicznymi tylko nieznacznie różnią się od struktur uwarunkowanych atomami zachowującymi bez zakłóceń struktury elektronowe, jakie miały w stanie wolnym. Różnice te są zbyt małe, by mogły zostać precyzyjnie ujawnione przez dyfrakcję promieni rentgenowskich. Eksperymenty dyfrakcyjne ujawniają tylko centra sferycznych chmur

106