UDŽBENICIZADATCI LABORATORIJSKE VJEŽBEZNANSTVENE PRIČE ZA LEKTIRU
Nastavak. Vidi br. 4-14, 16-28, 30-34, 37-44, 47, 48/2002;
1, 2, 3,
4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22/2003
§ 5.3 Supstanca
u kristalnom stanju
(nastavak)
LABORATORIJSKA ISTRAŽIVANJA
1. Određivanje međunuklearnog razmaka u kristalnom željezu.
U ovom eksperimentalnom radu upoznat ćete se s definicijom gustoće metala - vrlo važnom karakteristikom, zahvaljujući kojoj možete prosuditi, na primjer, sastav i vrijeme proizvodnje metalnog proizvoda.
Kada i od koga je nastao uzvik "Eureka!" Starogrčki znanstvenik Arhimed rođen je u Sirakuzi (otok Sicilija) oko 287. pr. e. a ubio ga je rimski vojnik dok je zauzimao grad tijekom 2. punskog rata. Arhimedove posljednje riječi: "Ne dirajte moje nacrte." Arhimedu se pripisuje rečenica: "Dajte mi gdje da stanem i pomaknut ću Zemlju." Arhimed je pronašao rješenje problema određivanja količine zlata i srebra u žrtvenoj kruni sirakuškog vladara Hierona tijekom kupanja. Otrčao je kući gol, vičući "Eureka!", što znači "Pronađen!" Pokušajte na najopćenitiji način ispričati kako je Arhimed dokazao da u kruni ima više srebra nego što je potrebno.
Pred vama je pravo znanstveno istraživanje!
Rad izvodi mala grupa - 2-4 osobe. Pažljivo pročitajte opis posla detaljan plan eksperimentirati (imati na raspolaganju metalni uzorak i mjerno posuđe) i prethodno raspodijeliti zaduženja (tko će što raditi).
Pokus se sastoji u određivanju gustoće metala, što omogućuje pomoću Avogadrova broja izračunati međunuklearnu udaljenost, odnosno udaljenost između jezgri atoma u kristalu ili molekuli. Ova udaljenost jedna je od stalnih karakteristika dane tvari.
Veličine atoma i molekula izražavaju se u različitim jedinicama: centimetrima (cm), nanometrima
(1 nm = 1 10 -9 m) i pikometri (1 pm = 1 10 -12 m). Ranije se naširoko koristila jedinica za duljinu izvan sustava, angstrem.
Uzmite komad metala (željezo, bakar, aluminij, olovo), kao što je željezna kugla iz velikog ležaja. Možete koristiti debeli željezni čavao, nakon što ste mu otpilili glavu i vrh, da napravite cilindar. Odredite vaganjem masu uzetog metala.
Odredite obujam izmjerene mase istog metala. Ako postojeći metal ima pravilan oblik geometrijski lik- kocka, lopta, cilindar ili nešto drugo, izmjerite dimenzije ravnalom ili mjerom. Koristeći se matematičkim znanjem izračunajte obujam izratka.
Možete uzeti veliku automobilsku maticu ili vijak, komad olovne pletenice iz kabela. Nije potrebno uzeti metal u jednom komadu, možete uzeti šaku čavala, malih kuglica, sačmi i sl. Ako imate komad metala nepravilnog oblika ili male komadiće (kuglice, vijke, matice, čavle, spajalice) , itd., izrađen od jednog metala, a ne legure), trebali biste sami ponuditi način određivanja volumena metala poznate mase (jeste li već uspjeli izvagati šaku ili hrpu komada metala, a da ništa ne izgubite ?).
Možete to učiniti. Napunite mjerni cilindar vodom otprilike do pola i zabilježite njegov volumen (točnije!). Stavite komade metala u cilindar s vodom tako da voda prekrije metal i zabilježite dobiveni volumen vode i metala. Koliki je volumen metala? Može se dogoditi da ima manje vode i da ne prekrije sav metal. Kako onda dalje? Razmišljati.
U drugi mjerni cilindar ulijte točno poznatu količinu vode i u metalni cilindar ulijte toliko vode da prekrije metal. Zabilježite položaje razine vode u oba cilindra. Sada možete izračunati volumen vode u metalnom cilindru i volumen koji zauzimaju voda i metal. Nađite volumen metala i, znajući njegovu masu, odredite njegovu gustoću.
Zatim izračunajte volumen koji bi pao na Avogadrov broj metalnih atoma. Odredite volumen po atomu i izračunajte međunuklearnu udaljenost izjednačujući je s duljinom ruba kocke u kojoj se nalazi atom.
Imajte na umu da je ova metoda određivanja međunuklearnih udaljenosti približna. Ipak, međunuklearne udaljenosti izračunate ovom metodom u metalnim kristalima dobro se slažu s onima dobivenim drugim metodama.
Umjesto željeza, možete uzeti druge metale - bakar, olovo, čak i zlato i srebro.
Kako odrediti veličinu jednog atoma, na primjer, željeza? Znate li da 1 mol Fe ima masu
55,845; gustoća željeza određena je ranije eksperimentalno. (Prema referentnim podacima, kristalno željezo ima gustoću = 7,87 g / cm 3). Izračunajte volumen 1 mola željeza:55,845 (g) / 7,87 (g / cm 3) \u003d 7,1 cm 3.
Odredimo volumen po frakciji jednog atoma u kristalnoj strukturi željeza. Da bismo to učinili, podijelimo volumen 1 mola atoma (molarni volumen) s Avogadrovim brojem atoma:
7,1 (cm 3) / 6,02 1023 \u003d 1,18 10 -23 cm 3.
Dakle, promjer atoma željeza u kristalu je približno jednak 0,000000023 cm.To je međunuklearna udaljenost. Dobiveni broj nije promjer izoliranog atoma, jer su elektronske ljuske atoma nešto poput oblaka s vrlo mutnim rubovima. U rigoroznoj znanstvenoj literaturi o kemiji i fizici ne koriste se izrazi "promjer atoma" ili "polumjer atoma", već termin "međunuklearna udaljenost" i oznaka l("el"). Zašto je promjer atoma željeza D i njegovu međunuklearnu udaljenost l su jednaki, postat će vam jasno iz sl. 5.6. Prema referentnim podacima polumjer atoma željeza je 124,1 pm = 1,24 10 -8 cm, pa je međunuklearna udaljenost 2,48 10 -8 cm.
Izrazite međunuklearnu udaljenost u kristalnom željezu u različitim jedinicama.
2. Proučavanje međunuklearnih udaljenosti drugih elemenata
Pratimo promjenu međunuklearnih udaljenosti na primjeru elemenata 4. perioda koji su u kristalnom stanju (na običnoj temperaturi):
| Element | Polumjer cm | Internuklearno udaljenost, cm |
|
|---|---|---|---|
| Kalij | DO | 2,27 10 –8 | 4,54 10 –8 |
| Kalcij | Sa | 1,97 10 –8 | 3,94 10 –8 |
| Skandij | sc | 1,61 10 –8 | 3,22 10 –8 |
| Titanij | Ti | 1,44 10 –8 | 2,88 10 –8 |
| Vanadij | V | 1,32 10 –8 | 2,64 10 –8 |
| Krom | Kr | 1,24 10 –8 | 2,48 10 –8 |
| Mangan | Mn | 1,24 10 –8 | 2,48 10 –8 |
| Željezo | Fe | 1,24 10 –8 | 2,48 10 –8 |
| Kobalt | co | 1,25 10 –8 | 2,50 10 –8 |
| nikal | Ni | 1,24 10 –8 | 2,48 10 –8 |
| Bakar | Cu | 1,28 10 –8 | 2,56 10 –8 |
| Cinkov | Zn | 1,33 10 –8 | 2,66 10 –8 |
| Galij | ga | 1,22 10 –8 | 2,44 10 –8 |
| germanij | Ge | 1,23 10 –8 | 2,46 10 –8 |
| Arsen | Kao | 1,25 10 –8 | 2,50 10 –8 |
| Selen | Se | 2,15 10 –8 | 4,30 10 –8 |
Nacrtajte graf promjene međunuklearnih udaljenosti pri prijelazu s kalija na selen. Ako uspijete objasniti tijek promjene međunuklearnih udaljenosti, tada ćete razumjeti neke značajke konstrukcije periodnog sustava elemenata D. I. Mendelejeva.
Ako u budućnosti morate pripremiti legure razni metali, tada će vam podaci o polumjerima atoma pomoći u predviđanju svojstava legura.
Metalne legure su čvrsti sustavi formirani od dva ili više metala (kao i metala i nemetala). Legure imaju bolja svojstva od svojih sastavnih metala. Jedna od klasifikacija legura temelji se na broju faza koje leguru čine. Ako legura ima samo jednu fazu, onda je to jednofazni sustav, odnosno čvrsta otopina jednog metala u drugom.
Recimo nekoliko riječi o čvrstim otopinama. Rijetko se opaža potpuna međusobna topljivost metala u bilo kojem omjeru. To može biti slučaj s komponentama sličnih svojstava. Na primjer, zlato i srebro se mogu otopiti jedno u drugom u bilo kojem omjeru, jer su u istoj podskupini i veličine njihovih atoma su bliske (1,442 10 -8 i 1,444 10 -8 cm, respektivno).
čvrsta otopina
- faza promjenjivog sastava, u kojoj se atomi različitih elemenata nalaze u zajedničkoj kristalnoj rešetki. Razlikovati čvrste otopine zamjena
I implementacija
.
Supstitucijska čvrsta otopina nastaje kada se otopljeni atomi metala nalaze na naseljenim mjestima (mjestima) metalne rešetke otapala. Atomski radijusi u takvim otopinama razlikuju se jedan od drugog za najviše 15% (za legure željeza, za najviše 8%). Predvidite kakve krute otopine mogu tvoriti navedeni metali. Drugi važan uvjet za nastanak supstitucijskih čvrstih otopina je da metali moraju biti elektrokemijski slični, odnosno ne smiju biti previše udaljeni u nizu napona (točnije u nizu potencijala elektrode).
Intersticijska čvrsta otopina nastaje kao rezultat činjenice da se otopljeni atomi metala nalaze u šupljinama između naseljenih mjesta (mjesta) kristalne rešetke. Veličina atoma otopljenog metala ne smije biti veća od 63% veličine atoma metala u otapalu.
DEFINICIJA
Željezo je dvadeset šesti element periodnog sustava. Oznaka - Fe od latinskog "ferrum". Smješten u četvrto razdoblje, VIIIB skupina. Odnosi se na metale. Nuklearni naboj je 26.
Željezo je nakon aluminija najčešći metal na kugli zemaljskoj: čini 4% (mase) zemljine kore. Željezo se javlja u obliku raznih spojeva: oksida, sulfida, silikata. Željezo se u slobodnom stanju nalazi samo u meteoritima.
Najvažnije rude željeza uključuju magnetnu željeznu rudu Fe 3 O 4 , crvenu željeznu rudu Fe 2 O 3 , smeđu željeznu rudu 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O i polukružnu željeznu rudu FeCO 3 .
Željezo je srebrnasti (slika 1) duktilni metal. Dobro je podložan kovanju, valjanju i drugim vrstama strojne obrade. Mehanička svojstva željeza jako ovise o njegovoj čistoći - o sadržaju čak i vrlo malih količina drugih elemenata u njemu.
Riža. 1. Željezo. Izgled.
Atomska i molekularna težina željeza
Relativna molekulska težina tvari(M r) je broj koji pokazuje koliko je puta masa dane molekule veća od 1/12 mase atoma ugljika, i relativna atomska masa elementa(A r) - koliko je puta prosječna masa atoma kemijski element više od 1/12 mase atoma ugljika.
Budući da u slobodnom stanju željezo postoji u obliku monoatomskih molekula Fe, vrijednosti njegove atomske i molekularne mase su iste. Oni su jednaki 55,847.
Alotropija i alotropske modifikacije željeza
Željezo tvori dvije kristalne modifikacije: α-željezo i γ-željezo. Prvi od njih ima kubičnu rešetku usredotočenu na tijelo, a drugi - kubičnu rešetku usredotočenu na lice. α-Željezo je termodinamički stabilno u dva temperaturna područja: ispod 912 o C i od 1394 o C do tališta. Talište željeza je 1539 ± 5 o C. Između 912 o C i 1394 o C, γ-željezo je stabilno.
Temperaturni rasponi stabilnosti α- i γ-željeza uvjetovani su prirodom promjene Gibbsove energije obiju modifikacija s promjenom temperature. Na temperaturama ispod 912 o C i iznad 1394 o C, Gibbsova energija α-željeza manja je od Gibbsove energije γ-željeza, au području 912 - 1394 o C - više.
Izotopi željeza
Poznato je da se željezo u prirodi može pojaviti u obliku četiri stabilna izotopa 54Fe, 56Fe, 57Fe i 57Fe. Njihovi maseni brojevi su 54, 56, 57 odnosno 58. Jezgra atoma izotopa željeza 54 Fe sadrži dvadeset i šest protona i dvadeset i osam neutrona, a ostali izotopi od nje se razlikuju samo po broju neutrona.
Postoje umjetni izotopi željeza s masenim brojevima od 45 do 72, kao i 6 izomernih stanja jezgri. Najdugovječniji među gore navedenim izotopima je 60 Fe s vremenom poluraspada od 2,6 milijuna godina.
ioni željeza
Elektronska formula koja prikazuje raspodjelu elektrona željeza po orbitama je sljedeća:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .
Kao rezultat kemijske interakcije, željezo odustaje od svojih valentnih elektrona, tj. je njihov donor i pretvara se u pozitivno nabijen ion:
Fe 0 -2e → Fe 2+;
Fe 0 -3e → Fe 3+.
Molekula i atom željeza
U slobodnom stanju željezo postoji u obliku monoatomskih molekula Fe. Evo nekih svojstava koja karakteriziraju atom i molekulu željeza:
legure željeza
Sve do 19. stoljeća željezne legure bile su uglavnom poznate po svojim legurama s ugljikom, koje su dobile nazive čelik i lijevano željezo. Međutim, u budućnosti su stvorene nove legure na bazi željeza koje sadrže krom, nikal i druge elemente. Trenutačno se legure željeza dijele na ugljične čelike, lijevano željezo, legirane čelike i čelike s posebnim svojstvima.
U tehnici se legure željeza obično nazivaju željezni metali, a njihova proizvodnja crna metalurgija.
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Vježbajte | Elementarni sastav tvari je sljedeći: maseni udio elementa željeza je 0,7241 (ili 72,41%), maseni udio kisika je 0,2759 (ili 27,59%). Izvedite kemijsku formulu. |
| Riješenje | Maseni udio elementa X u molekuli sastava HX izračunava se sljedećom formulom: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100 %. Označimo broj atoma željeza u molekuli s "x", broj atoma kisika s "y". Nađimo odgovarajuće relativne atomske mase elemenata željeza i kisika (vrijednosti relativnih atomskih masa preuzetih iz periodnog sustava D.I. Mendeljejeva zaokružit ćemo na cijele brojeve). Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16. Postotak elemenata dijelimo s odgovarajućim relativnim atomskim masama. Tako ćemo pronaći odnos između broja atoma u molekuli spoja: x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O); x:y = 72,41/56: 27,59/16; x:y = 1,29 : 1,84. Uzmimo najmanji broj kao jedan (tj. podijelimo sve brojeve s najmanjim brojem 1,29): 1,29/1,29: 1,84/1,29; Stoga je najjednostavnija formula za spoj željeza s kisikom Fe 2 O 3. |
| Odgovor | Fe2O3 |
Željezni radijus
Magnetiti i titanomagnetitne rude i pijesci. Vanadij u njima izomorfno zamjenjuje željezo (ionski radijusiVrijednost +2 jedna je od dvije najkarakterističnije za elemente obitelji željeza. Polumjeri iona u kristalima u seriji Fe (0,83)-Co (0,82) - Ni (0,78 A) nešto se smanjuju. Normalni potencijali Fe, Co i Ni koji odgovaraju prijelazu + 2e = E su -0,44, -0,28 i -0,23 in (u kiseloj sredini) ili -0,88, -0,73 i -0,72 in (u alkalna sredina). Za konstante disocijacije kiseline prema shemi [E (OH) p] " = = = [E (OH) n-iOI-i] + H, vrijednosti od 5-10 (Fe), 6 -10-° (Co) i i- 10 - (Ni) Navodno je n = 6 za Fe - i Ni +, ali samo 4 za Co.
Znanstvenici vjeruju da se unutarnja jezgra našeg planeta s polumjerom od 2200 milja (3500 km) sastoji uglavnom od željeza i nikla. Ta jezgra stvara Zemljino magnetsko polje, slično kakvom, očito, nemaju Mjesec i nama susjedni planeti Mars i Venera. Zemljina je jezgra pod visokim pritiskom i visokom temperaturom i čini se da je tekuća. Stara teorija o nastanku našeg planeta temelji se na pretpostavci da je Zemlja nastala nakupljanjem i hlađenjem vrućih plinova. Prema toj teoriji, zemljina je jezgra ostatak izvornog visokotemperaturnog razdoblja, nije se skrutnila zbog izolacijskog utjecaja vanjskih slojeva kugle zemaljske.
Dvije različite linije na Sl. 15.2 su zbog razlika u izomernim pomacima dva različita atoma željeza u oktaedarskim centrima. Izomerni pomak rezultat je elektrostatske interakcije raspodjele naboja u jezgri s gustoćom elektrona, čija je vjerojatnost postojanja na jezgri konačna. Samo 5-elektrona ima konačnu vjerojatnost preklapanja s gustoćom nuklearnog naboja, tako da se izomerni pomak može izračunati uzimajući u obzir ovu interakciju. Treba upamtiti da p- i druge gustoće elektrona mogu utjecati na gustoću 5 elektrona štiteći gustoću 5 elektrona od naboja jezgre. Uz pretpostavku da je jezgra jednoliko nabijena kugla polumjera K, a gustoća 5 elektrona oko jezgre konstantna i dana funkcijom >(0), razlika između elektrostatske interakcije sferno raspoređene gustoće elektrona s točkastom jezgrom a ista elektronska gustoća s jezgrom polumjera R dana je Kako
Prema teoriji, koncentracija defekata u oksidnoj rešetki mijenja se samo kada se uvedu ioni različite valencije. Prema radovima Zavoda za koroziju metala MISiS-a, zamjena kationa osnovnog metala u oksidu s aditivnim kationima iste valencije može promijeniti koncentraciju kationskih slobodnih mjesta, a time i brzinu oksidacije osnovnog metala u U slučaju zamjene kationskih praznina s nonon-ima aditiva, to je vjerojatnije ako je radijus iona aditiva r1 manji od radijusa iona osnovnog metala, na primjer, kada se u željezo uvodi magnezij (r1 = 0,78 A), što oksidira se u FeO (/ = 0,83 A).
Fe+ spojevi se dobivaju djelovanjem oksidacijskih sredstava na metalno željezo ili oksidacijom spojeva dvovaljeznog željeza. Po kiselo-baznim svojstvima, sastavu i strukturi kristalnih hidrata, topljivosti i drugim karakteristikama, mnogi Fe+ spojevi slični su Al+ spojevima, što je posljedica blizine ionskih radijusa za Fe+ a = 64 pm, za Al+ r = 51. popodne
Mnogi oksidni katalizatori predloženi su za oksidaciju amonijaka u dušikov oksid. Većina ovih katalizatora nema dovoljnu katalitičku stabilnost. Najaktivniji i katalitički najstabilniji bili su aktivirani oksidi željeza i kobalta, na kojima je u izotermnim uvjetima moguće postići stupanj oksidacije amonijaka u dušikov oksid od 0,97-0,98. Međutim, čak i na ovim katalizatorima u fiksnom sloju, uočena je pravilna neizotermnost u visini i promjeru reaktora. Brzina procesa se smanjuje zbog inhibicije intradifuzije. Oštri padovi temperature u korištenim velikim zrncima (ali njihov radijus) dovode do brze promjene strukture zrna i pada aktivnosti katalizatora.
Poznato je da trovalentno željezo stvara vrlo stabilne komplekse s polihidričnim alkoholima, čiji ion uz mali radijus ima veliki pozitivni naboj, isti je ion najbolji kokatalizator reakcije hidrogeolize. Trovalentni aluminijev ion također služi kao aktivni kokatalizator hidrogeolize (vidi tablicu 3.2), ali je inferioran ionu željeza (III) zbog premalog promjera (kao i ionu Mg
U ovom radu je kompleks Are=0,11, koji integralno karakterizira svojstva čelika i legura na bazi željeza, korišten kao kriterij stabilnosti kuglaste nano-fuleren-željezne globule s fulerenskom jezgrom radijusa r. Odnos
IV, 5.17. Izračunajte masu taloga dobivenog na cilindričnoj elektrodi tijekom elektroforeze vodene suspenzije željeznog oksida. Duljina elektrode / = 2-10 m unutarnji polumjer elektrode / 2 = 1 10 m vanjski radijus elektrode G = 28-10 m = 20-10 V napona na elektrodama / = 20 V 10 kg / m t = 1 10 Pa s \u003d 1 Yu kg/m
Eksperimentalni podaci pokazuju da kada je željezo(II) u stanju niskog spina, njegov ionski radijus je manji nego kada je u stanju visokog spina. Što mislite što uzrokuje ovo?
Do sada se pretpostavljalo da su sva mjesta u rešetki otopine ekvivalentna. U čvrstim otopinama, međutim, postoje slučajevi kada postoje mjesta različitih vrsta. U tom slučaju moguće je da atomi jedne od komponenti preferencijalno ili u cijelosti biraju određena mjesta. Najjednostavniji slučaj ove vrste je rješenje za ugradnju. Poznato je, na primjer, da je austenit intersticijska rešetka. U rešetki 7 željeza (kubična rešetka usmjerena na lice) postoje pore (međuprostori) između atoma željeza u koje mogu stati mali atomi ugljika. Zbog velike razlike u polumjerima atomi ugljika i željeza ne mogu dati supstitucijsku otopinu.
Unutarnja difuzija niz je paralelnih procesa. Jedan od njih je uobičajena difuzija plinova kroz kapilare relativno velikog radijusa, drugi je kapilarna difuzija kroz uske kapilare. Ako je srednji slobodni put veći od promjera kapilare, tada difuzijsko lutanje molekula nije određeno međusobnim sudarima, već sudarima sa stijenkama (vidi Poglavlje XIV). Treći proces je površinska difuzija koju provode adsorbirane molekule duž stijenki kapilara. Osim toga, moguća je difuzija u čvrstom stanju kroz nastali sloj produkta reakcije (željezo).
Termodinamička svojstva legura trebala bi ovisiti o geometrijskim čimbenicima (veličina atomskih polumjera) i karakteristikama elektrona. Da bi dva metala tvorila kontinuirani niz čvrstih otopina, potrebno je da imaju istu kristalnu rešetku. Stoga, na temperaturama iznad 910°C, željezo ima čelično centriranu kubičnu rešetku zajedničku s niklom, a u rasponu od 910–1460°C, nikal i željezo tvore kontinuirani niz čvrstih otopina. Ispod 910°C
Vanadij u svojim prirodnim spojevima uvijek prati željezne rude. To se objašnjava blizinom polumjera (0,65 A) i Re (0,67 A). Obično se dobije legura željeza s vanadijem (ferovanadij s udjelom vanadija od 35-50% ili više). Da biste to učinili, upotrijebite aluminotermičku metodu (regeneracija metala iz njihovih oksida metalnim aluminijem) ili silikotermičku metodu (redukcija vanadija iz VAO, legure željeza i silicija).
Ako se ne radi o heterogenom procesu, tada je uvjet za nastanak takve reakcije međudjelovanje reagirajućih čestica (molekula, atoma, iona), koje se događa na bilo kojem mjestu u otopini. U tom slučaju elektroni putuju stazom čija duljina ne prelazi polumjer atoma ili molekule. Mjesto susreta i smjer elektroničkih prijelaza orijentirani su u prostoru na bilo koji način. Iz rečenog proizlazi da se takav proces odvija nasumično, neorganizirano u homogenom sustavu, čija su svojstva ili ista u svim dijelovima, ili se kontinuirano mijenjaju od jedne do druge točke rješenja. Takav sustav, osim nepostojanja sučelja čvrsta- otopina, karakterizirana činjenicom da su promjene energije u njoj najčešće popraćene oslobađanjem ili apsorpcijom topline (toplinski učinak reakcije). Primjer takvog procesa je egzotermna reakcija redukcije feri željeza kada se kalijev jodid uvede u otopinu
Osim željeza - pretka trijade - uključuje kobalt i nikal. Kao što je već spomenuto (vidi tablicu 1.15), vanjske elektronske ljuske izoliranih atoma Fe, Co, N1 imaju istu strukturu (45), a veličine atoma u seriji Fe-Co-N1 donekle su smanjene kao 3-podrazina. je ispunjen elektronima. Ova pojava je zajednička svim sudionicima. periodni sustav, gdje se nuklearni naboj povećava, a glavni i bočni kvantni brojevi valentnih elektrona se ne mijenjaju. Budući da je vanjska elektronska ljuska (4b-2) u seriji Fe-Co-N1 nepromijenjena, elektroni koji se nalaze na njoj sve više privlače atomsku jezgru kako se u njoj povećava broj protona, što dovodi do smanjenja polumjera atoma i iona, unatoč porastu ukupnog broja elektrona.
Ione s velikim nabojem [željezo (III), aluminij] također karakteriziraju značajne vrijednosti entalpije i entropije. Teorijski izračun topline hidratacije uključuje uzimanje u obzir niza pojmova. Nakon prvih, grubo približnih proračuna po Bornu, učinjeni su mnogi pokušaji da se teorijska metoda poboljša na ovaj ili onaj način. K. P. Mishchenko i A. M. Suhotin, na temelju pretpostavke da je efektivni radijus molekule vode u hidratacijskoj ljusci 0,193 nm, predložili su metodu izračuna koja uzima u obzir egzoefekte interakcije iona s tvrdim dipolima vode, kao i kao orijentacijska i deformacijska polarizacija vodenih dipola, disperzijske sile između iona i molekula vode, međusobno odbijanje dipola u hidratnoj sferi, odbijanje iona i dipola pri preklapanju njihovih elektronskih ljuski, polarizacija otapala hidratnim kompleksom i međudjelovanje između vode i hidratnog kompleksa, što odgovara egzoefektu. Veliki brojČimbenici uzeti u obzir u ovim izračunima čine njihove rezultate najpouzdanijima. Između ostalog, ovi su autori došli do zaključka da toplinsko gibanje ne može bitno utjecati koordinacijske brojeve hidratacije, vjerojatnost da će određena molekula u hidratacijskom sloju napustiti njega i ostaviti slobodno mjesto u hidratacijskoj ljusci iona varira po redu veličine od 10 (litijev ion) do 10 (cezijev ion), tj. zanemariva.
Atomi metalnih elemenata, za razliku od nemetalnih, imaju mnogo veće atomske radijuse. Stoga se atomi metalnih elemenata relativno lako odriču valentnih elektrona. Kao rezultat toga, oni imaju sposobnost stvaranja pozitivno nabijenih iona, au spojevima pokazuju samo pozitivno oksidacijsko stanje. Mnogi metalni elementi, kao što su bakar Cu, željezo Re, krom Cr, titan T1, pokazuju različite stupnjeve oksidacije u spojevima.
Drugi primjer željeza može postojati u obliku dva alotropske modifikacije, razlikuju se u kristalnim rešetkama. U jednoj od njih (kockastom licem u središtu) pol najkraća udaljenost između atoma – radijus atoma je
Mineral hematit ParOz ima kristalni p
Magnetiti i titanomagnetitne rude i pijesci. Vanadij u njima izomorfno zamjenjuje željezo (polumjeri iona Y + i Fe + su 0,65 A, odnosno 0,67 A). U tablici. 74 prikazuje sadržaj vanadija u odnosu na UzOa i TiO3 u titanomagnetitima raznih ležišta.
Proučavanje karakteristika pora provedeno je na Carlo-Erba porometru (model 70). Tlak od 0,1 do 196 MPa koji se stvara u aparatu omogućuje određivanje volumena pora radijusa od 3,75 do 7500 nm. Specifična površina određena je metodom toplinske desocijacije dušika kromatografski. Sadržaj ugljika i sumpora na katalizatoru određen je spaljivanjem i procjenom količine produkata izgaranja, vanadija, nikla, željeza - kemijske metode. Uzorak katalizatora za analizu uzet je iz gornjeg i donjeg dijela sloja. Opskrba smjese vodik-sirovina izvedena je uzlaznom strujom.
Međutim, 3ta teorija zanemaruje mogućnost da dodatna kationska slobodna mjesta u poluvodičkim oksidima s nedostatkom metala mogu biti zauzeta ionima, dok se ta slobodna mjesta potpuno ne zamijene; magnezij (g, - = 0,78 A) u željezo, oksidirano u FeO (g , - \u003d \u003d 0,83 A). U takvim slučajevima moguće je značajno smanjenje
Uz opću sličnost svojstava razmatranih elemenata, postoji određena pravilnost u njihovoj promjeni od Pe. do N1. U nizu Fe, Co, N1 zbog -kompresije ionski radijusi se smanjuju za Re + r, - = 74, za 00 + r, - = 72, za N 2+ = 69 pm. S tim u vezi, na putu od Fe + do N1=+ slabe osnovna svojstva hidroksida E(OH)2 i povećava se stabilnost kompleksa, što je također povezano s punjenjem niskoenergetskih orbitala elektronima (s oktaedarsko okruženje liganada). Povećanje nuklearnog naboja dovodi do više jaka veza elektrona s jezgrom, stoga je za kobalt, a posebno za nikal, oksidacijsko stanje +3 manje karakteristično nego za žele. Za željezo je poznato oksidacijsko stanje + 6 (KrFeO4), koje se ne opaža u Co i Ni.
Fe + soli su na mnogo načina slične Mg + solima, što je zbog blizine radijusa iona (za Nig + r, \u003d 66 pm, za Fe + n - 74 pm] , Ova sličnost se odnosi na svojstva određena uglavnom međuionskim i ionskim dipolnim interakcijama (kristalna struktura, energija rešetke, entropija, topljivost u vodi, sastav i struktura kristalnih hidrata, sposobnost stvaranja kompleksa s ligandima sa slabim poljem). Naprotiv, nema analogije u svojstvima povezanim s s elektroničkim interakcijama (sposobnost redoksiranja, stvaranje kompleksa sa značajnim udjelom "kovalentnih veza). Na slici 3.127 uspoređuju se entropije kristalnih spojeva Fe + i M +. Uspoređujući slike 3.127 i 3.125, stupanj sličnosti i razlika između dvovalentnih stanja elemenata obitelji željeza međusobno i između Re i Mg, koji pripadaju različitim skupinama periodnog sustava elemenata.
Moguće je uvesti ideju različitog stupnja ujednačenosti ovisno o stupnju sličnosti ovih elemenata. Tako su karbonati kalcija, stroncija i barija međusobno više iste vrste, a karbonati magnezija i posebno berilija se od njih jače razlikuju. Još manje su im slični karbonati metala sekundarne podskupine - cinka, kadmija i žive, a još više drugih elemenata u dvovalentnom stanju (karbonati mangana, željeza, kobalta, nikla). Međutim, u nekim posebnim slučajevima (očigledno, pri bliskim ionskim radijusima) opaža se prilično dobra uniformnost u nekim svojstvima, na primjer, između Mg28104 i Fe25104.
Količina lutajućih struja koja teče kroz podzemne objekte može biti vrlo velika. U blizini elektrike željeznice izmjerene su struje u cjevovodu koje su dosezale 200-300 a. U normalnim uvjetima, podzemne cjevovode karakteriziraju lutajuće struje od 10-20 A. Budući da struja od 1 A tijekom godine uništi oko 9 kg željeza, 11 kg bakra, 34 kg svinjskog mesa, ova vrsta korozije je vrlo opasna. Radijus djelovanja lutajućih struja koje se spuštaju u zemlju s tračnica elektrificiranog nana. od željezničke pruge, katkada određena i po nekoliko desetaka kilometara.
U legurama željeza i ugljika glavne komponente su željezo i ugljik. Željezo je metal IV perioda VIII grupe periodnog sustava. Atomski broj 26, atomska masa 55,85, atomski radijus 0,126 nm, gustoća 0,126 g/cm. Talište 1539 C. Ugljik je nemetalni element periode 11 IV skupine periodnog sustava, atomskog broja 6, atomske mase 12,
Nakon ovog tretmana, talog željeza se najprije temeljito ispere u malim obrocima. hladna voda na filtrima (kako bi se izbjeglo zagrijavanje i oksidacija) dok se sulfatni ion potpuno ne ukloni, a zatim suhim acetonom ili alkoholom i suši u vakuumskim sušilicama na 50 °C nekoliko sati. Na kraju sušenja treba vrlo polako puštati zrak u aparat kako bi se izbjegla oksidacija i spontano sagorijevanje praha. Dobiveni crni željezni prah dovoljno je stabilan na zraku, sadrži 97% Fe i ima nasipnu gustoću od 0,22-0,27 g/cm. Takav prah je grudast zbog mehaničkog prianjanja mikrodendrita jedan na drugi i zahtijeva lagano mljevenje, na primjer, prosijavanjem kroz sita s metalnim kuglicama. Prema sedimentacijskoj analizi, najveći dio praha (60%) sastoji se od čestica prosječnog polumjera 3-5 µm.
Radni raspon pH vrijednosti za određivanje fluorida je u području pH 4,5-12 za 10 -10 M fluorida, a za niže koncentracije fluorida - u području pH 4,5-8. Pozitivan drift potencijala posljedica je protonizacije fluorida uz stvaranje HP i Hb 2 . U alkalnim otopinama dolazi do negativnog odstupanja potencijala zbog zamjene fluoridnih iona u kristalnoj rešetki LaP3 hidroksilnim ionima, budući da su vrijednosti njihovih ionskih radijusa bliske. Te se smetnje mogu, ako je potrebno, eliminirati korištenjem posebnih mješavina pufera, na primjer pufera za kontrolu ukupne ionske jakosti (BRMS) s pH 5,0-5,5, koji sadrži 0,25 M CH3COOH 0,75 M CH3COOHa 1,0 M NaCl i 10 3M natrijev citrat ( za maskiranje željeza i aluminija).
Fe spojevi se dobivaju djelovanjem oksidacijskih sredstava na spojeve metalnog željeza ili dvovalentnog željeza. U pogledu kiselo-baznih svojstava, sastava i strukture kristalnih hidrata, topivosti i drugih karakteristika, mnogi spojevi Fe slični su spojevima Al, što je posljedica blizine ionskih radijusa od 79 pm za Fe, 67 pm za Al.
Podsjetimo se da su LMO orbitale molekule; ne smiju se brkati s hibridnim orbitalama u VS metodi. VS metoda često objašnjava geometriju i druga svojstva molekula pomoću hibridizacije veza. Kao što je Jorgensen pokazao, uporaba hibridizacije u VS metodi je u mnogim slučajevima neopravdana, naime u atomima s jezgrinim nabojem od 7> 13, budući da se ne uzima u obzir da ns-, pr-k (n-1) r -orbitale za elemente velikih perioda često se jako razlikuju u radijalnim komponentama valnih funkcija, maksimumi ovih potonjih su daleko jedan od drugog, što čini linearnu kombinaciju neučinkovitom. Dakle, za metale iz skupine željeza, prosječni atomski radijusi za 311-, 4.y- i 4p-stanja odnose se kao 1-,3 4. Za detalje pogledajte članak Jorgensena The collapse of the theory of hybridization .
Poznata su dva Hume-Rotheryjeva pravila prema kojima supstitucijske krute otopine tvore samo oni atomi koji a) imaju polumjere bliske veličine (razlikuju se ne više od 15%, a u slučaju krutih otopina na bazi željeza ne više od 8%) b) elektrokemijski su slični, odnosno nalaze se u naponskom nizu metala nedaleko jedan od drugog.
Galij je prilično čest u prirodi. U Zemljina kora njegov 1,5-10 wt.% - otprilike isto kao olovo, i više od molibdena, volframa, itd. Međutim, galij je raspršeni element. Nalazi se u fosilima, posebno onima koji sadrže aluminij (boksit i dr.), germanij (ugljen) i cink (cinkova mješavina), iz kojih se dobiva. Zbog bliskosti ionskih polumjera s aluminijem (0,57 A) i željezom (III) (0,67 A), galij ih može izomorfno zamijeniti u kristalima. Jedini mineral galija uGaS2 je galit.
Jedan od razloga veće sličnosti između spojeva (jednostavnih i složenih) metala platine od spojeva teških trijada i trijada željeza, naravno, je utjecaj kompresije lantanida koji još uvijek nastavlja utjecati. Kao što se vidi iz tablice. 1.15, atomski polumjeri elemenata trijada paladija i platine gotovo su isti - Koebij, iako se značajno razlikuju od istih vrijednosti za atome elemenata podskupine željeza.
Velik utjecaj na fizičku i Kemijska svojstva metali imaju veličinu svojih atoma. Atomi malog radijusa, u pravilu, tvore vrlo jaku kristalnu strukturu (polumjer atoma metalnog željeza, na primjer, je samo 1,25 A), što ga približava nemetalima i dovodi do stvaranja strukture nalik na atomski. Naprotiv, metali formirani od velikih atoma najčešće su kemijski i toplinski aktivniji. Primjer su cezij (2,74 A), barij (2,25 A) i lantan (1,88 A), koji imaju najveći metalni radijus i među najaktivnijim su. Osnove opća kemija Svezak 2, izdanje 3 (1973.) -- [
Željezo, kao i njegov položaj u periodnom sustavu. Otkrijmo glavna fizikalna i kemijska svojstva ovog elementa, područja uporabe.
Propisi u PS
Željezo je d-element 8. skupine (bočna podskupina). Ima redni broj 26, relativan atomska masa- 56, njegov atom sadrži 26 protona, 26 elektrona i 30 neutrona. Ovaj metal ima prosječnu kemijsku aktivnost, pokazuje redukcijska svojstva. Karakteristična oksidacijska stanja: +2, +3.
Značajke strukture atoma
Što je elektronička žlijezda? Ako uzmemo u obzir raspodjelu elektrona preko razine energije, dobivamo sljedeće:
2e; 8e; 14 e; 2e. Takva struktura elektronska ljuska atom željeza označava njegov položaj u sekundarnoj podskupini, potvrđuje pripadnost q-obitelji elemenata.
Biti u prirodi
Željezo je jedan od najčešćih kemijskih elemenata u prirodi. U zemljinoj kori njegov postotak je oko 5,1%. Samo su tri elementa prisutna u većim količinama u utrobi našeg planeta: silicij, aluminij, kisik.
Željezne rude nalaze se u različitim dijelovima Zemlje. Alkemičari su otkrili spojeve ovog metala u tlu. U proizvodnji željeza biraju se rude u kojima njegov sadržaj prelazi 30 posto.
Magnetska željezna ruda sadrži oko sedamdeset i dva posto metala. Glavna nalazišta magnetita nalaze se u Kurskoj magnetskoj anomaliji, kao i na Južnom Uralu. U krvavom kamenu postotak željeza doseže 65 posto. Hematit je otkriven u regiji Krivoy Rog.
Značaj za biljke i životinje
Koja je uloga željeza u živim organizmima? Struktura atoma objašnjava njegova redukcijska svojstva. Ovaj kemijski element daje mu karakterističnu crvenu boju. Oko tri grama čistog željeza, od čega je većina uključena u hemoglobin, nalazi se u tijelu odrasle osobe. Glavna svrha je prijenos aktivnog kisika u tkiva iz pluća, kao i uklanjanje nastalog ugljičnog dioksida.
Biljke također trebaju ovaj metal. Kao dio citoplazme, potrebno je Aktivno sudjelovanje u procesima fotosinteze. Ako u biljci nema dovoljno željeza, listovi su joj bijele boje. Uz minimalnu gnojidbu željeznim solima, lišće biljaka postaje zeleno.
Fizička svojstva
Ispitali smo strukturu atoma željeza. Shema potvrđuje da ovaj element ima metalni sjaj (postoje valentni elektroni). Srebrno-bijeli metal ima prilično visoko talište (1539 stupnjeva Celzijusa). Zbog svoje dobre duktilnosti, ovaj se metal može lako valjati, štancati i kovati.
Sposobnost magnetiziranja i demagnetiziranja, karakteristična za željezo, učinila ga je izvrsnim materijalom za proizvodnju snažnih jezgri elektromagneta u raznim aparatima i električnim strojevima.
Koliko je željezo aktivno? Struktura atoma pokazuje prisutnost dva elektrona na vanjskoj razini, koji će biti predani tijekom kemijska reakcija. Da bi se povećala njegova tvrdoća i čvrstoća, provodi se dodatno valjanje i otvrdnjavanje metala. Takvi procesi nisu popraćeni promjenom strukture atoma.
Vrste željeza
Elektronska struktura atoma željeza, čija je shema gore raspravljena, objašnjava to kemijske karakteristike. U komercijalno čistom metalu, koji je niskougljični čelik, glavna komponenta je željezo. Oko 0,04 posto ugljika identificirano je kao nečistoće, prisutni su i fosfor, dušik i sumpor.
Kemijski čisto željezo izgledom je slično platini. Ima povećanu otpornost na korozijske procese, otporan na kiseline. S najmanjim unosom nečistoća u čisti metal, njegove jedinstvene karakteristike nestaju.
Mogućnosti preuzimanja
Struktura atoma aluminija i željeza ukazuje na to da amfoterni aluminij pripada glavnoj podskupini, mogućnost njegove uporabe u procesu ekstrakcije željeza iz njegovih oksida. Aluminotermija, koja se provodi na povišenoj temperaturi, omogućuje izolaciju čistog metala iz prirodnih ruda. Uz aluminij, kao jaki redukcijski agensi odabrani su ugljik (2) i ugljen.
Značajke kemijskih svojstava
Koja su kemijska svojstva željeza? Struktura atoma objašnjava njegovu reducirajuću aktivnost. Za željezo je karakteristično stvaranje dva niza spojeva s oksidacijskim stupnjem +2, +3.
U vlažnom zraku dolazi do procesa hrđanja (korozije) metala pri čemu nastaje željezov hidroksid (3). Zagrijana željezna žica reagira s kisikom stvarajući crni prah željeznog oksida (2,3), koji se naziva željezni kamenac.
Na visokim temperaturama, metal može djelovati s vodenom parom, stvarajući tako miješani oksid. Proces je popraćen razvijanjem vodika.
Reakcija s nemetalima događa se samo kada su početne komponente prethodno zagrijane.
Željezo se može otopiti u razrijeđenoj sumpornoj ili klorovodičnoj kiselini bez prethodnog zagrijavanja smjese. Koncentrirana sumporna i solna kiselina pasiviziraju ovaj metal.
Koja još kemijska svojstva ima željezo? Struktura atoma ovog elementa ukazuje na njegovu prosječnu aktivnost. To potvrđuje položaj željeza prema vodiku (H2) u nizu napona. Posljedično, može istisnuti iz soli sve metale smještene desno u Beketovljevom nizu. Dakle, u reakciji s bakrenim kloridom (2), koja se provodi zagrijavanjem, oslobađa se čisti bakar i dobiva se otopina željeznog klorida (2).
Područja upotrebe
Većina cjelokupnog željeza koristi se u proizvodnji željeza i čelika. U lijevanom željezu postotak ugljika je 3-4 posto, u čeliku - ne više od 1,4 posto. Ovaj nemetal obavlja funkciju elementa koji povećava čvrstoću spoja. Osim toga, ima pozitivan učinak na korozijska svojstva legura, povećava otpornost materijala na povišene temperature.
Dodaci vanadija neophodni su za povećanje mehaničke čvrstoće čelika. Krom povećava otpornost na agresivne kemikalije.
Feromagnetska svojstva ovog kemijskog elementa učinila su ga popularnim u industrijskim postrojenjima koja uključuju elektromagnete. Osim toga, željezo je pronašlo svoju primjenu u industriji suvenira. Na njegovoj osnovi izrađuju se razni suveniri, na primjer, šareni magneti za hladnjak.
Snaga i savitljivost omogućuju korištenje metala za izradu oklopa, raznih vrsta oružja.
Željezni klorid (3) koristi se za pročišćavanje vode od nečistoća. U medicini se element 26 koristi u liječenju bolesti poput anemije. U slučaju nedostatka crvenih krvnih stanica, dolazi do brzog umora, koža dobiva neprirodnu blijedu boju. Pripravci željeza pomažu u uklanjanju ovog problema, vraćaju tijelu punu aktivnost. Željezo je od posebne važnosti za rad štitnjače i jetre. Da biste izbjegli ozbiljne probleme u ljudskom tijelu, dovoljno je konzumirati oko 20 mg ovog metala dnevno.
Slika 46. Kontaktiranje čestica u kristalu
Primjena X-zraka za proučavanje kristala omogućuje ne samo utvrđivanje unutarnja struktura potonje, ali i za određivanje veličine čestica,tvoreći kristal – atomi ili ioni.
Da biste razumjeli kako se rade takvi izračuni, zamislite da su čestice koje čine kristal sferične i u međusobnom kontaktu. U tom slučaju možemo pretpostaviti da je udaljenost između središta dviju susjednih čestica jednaka zbroju njihovih polumjera (slika 46). Ako su čestice jednostavni atomi i mjeri se udaljenost između njih, tada je također određen polumjer atoma, očito, pola pronađena udaljenost. Na primjer, znajući da je za kristale metalnog natrija konstanta rešetke d jednak 3,84 angstroma, nalazimo da je polumjer r atom natrija je jednak.
Nešto je teže odrediti radijuse raznih iona. Ovdje više nije moguće jednostavno podijeliti udaljenost između iona na pola, jer veličine iona nisu iste. Ali ako radijus jednog od iona r 1 je poznat, radijus drugog r 2 se lako pronalazi jednostavnim oduzimanjem:
r2 = d - r1
Iz toga slijedi da je za izračunavanje polumjera raznih iona iz konstanti kristalnih rešetki potrebno znati polumjer barem jednog iona. Tada pronalaženje polumjera svih ostalih iona više neće predstavljati poteškoće.
Uz pomoć optičkih metoda bilo je moguće prilično točno odrediti radijuse fluorovih iona F - (1,33 A) i kisik O - (1,32 A); ti radijusi služe kao početne vrijednosti u izračunavanju radijusa drugih iona. Tako je, primjerice, određivanje konstante rešetke magnezijevog oksida MgO pokazalo da je ona jednaka 2,1 angstrema. Oduzimajući od toga radijus iona kisika, nalazimo radijus iona magnezija:
2,1 - 1,32 = 0,78 Å
Konstanta rešetke natrijeva fluorida je 2,31 Å; budući da je polumjer iona fluora 1,33 angstroma, polumjer iona natrija trebao bi biti:
2,31 -1,33 = 0,98 Å
Poznavajući radijus iona natrija i konstantu rešetke natrijevog klorida, lako je izračunati radijus iona klora itd.
Na taj način se određuju radijusi gotovo svih atoma i iona.
Opću predodžbu o veličini ovih količina daju podaci dani u tablici. 7.
Stol 7
Radijusi atoma i iona nekih elemenata
| Element | Radijus atoma | Ionski radijus | Ionski simbol |
| 1,92 | 0,98 | Na+ | |
| 2,38 | 1,33 | K+ | |
| 2,51 | 1,49 | Rb+ | |
| 2,70 | 1,65 | Cs+ | |
| 1,60 | 0,78 | Mg++ | |
| 1,97 | 1,06 | Ca++ | |
| 2,24 | 1,43 | Ba++ | |
| 0,67 | 1,33 | F- | |
| 1,07 | 1,81 | Cl- | |
| 1,19 | 1,96 | Br- | |
| 1,36 | 2,20 | J- | |
| 1,04 | 1,74 | S— |
Kao što ovi podaci pokazuju, u metalima su polumjeri atoma veći od polumjera iona, u metaloidima, naprotiv, radijusi iona su veći od polumjera atoma.
Relativne veličine iona koji tvore kristal imaju veliki utjecaj na strukturu prostorne rešetke. Na primjer, dvije vrlo slične kemijske prirode- CsCl i NaCl još uvijek tvore rešetke različite vrste, au prvom slučaju, svaki pozitivni ion okružen je s osam negativnih iona, au drugom - samo šest. Ta se razlika objašnjava činjenicom da veličine cezijevih iona
i natrij nisu isti. Brojna razmatranja tjeraju nas da prihvatimo da ioni trebaju biti smješteni u kristalu tako da svaki manji ion, ako je moguće, potpuno ispunjava prostor između velikih iona koji ga okružuju, i obrnuto; drugim riječima, negativni ioni, koji su gotovo uvijek veći od pozitivnih iona, moraju okružiti pozitivne ione što je bliže moguće, inače će sustav biti nestabilan. Budući da je radijus Cs + iona 1,65 Å, a Na + iona samo 0,98 Å, očito je da se više Cl - iona može smjestiti oko prvog nego oko drugog.
Broj negativnih iona koji okružuju svaki pozitivni ion u kristalu naziva se koordinacijski broj dane rešetke. Proučavanje strukture različitih kristala pokazuje da su najčešći sljedeći koordinacijski brojevi: 2, 3, 4, 6, 8 i 12.
Koordinacijski broj ovisi o omjeru polumjera pozitivnog iona prema polumjeru negativnog iona: što je taj omjer bliži jedinici, veći je koordinacijski broj. Promatrajući ione kao kuglice smještene u kristalu prema metodi najbližeg pakiranja, moguće je izračunati u kojem omjeru polumjera pozitivnih i negativnih iona treba dobiti jedan ili drugi koordinacijski broj.
Ispod su izračunati teoretski najveći koordinacijski brojevi za dani omjer polumjera.
Lako je provjeriti da koordinacijski brojevi za NaCl i CsCl, koji se nalaze iz ove tablice, odgovaraju stvarnom rasporedu iona u kristalima ovih tvari.
