Таблица Менделеева (кристаллическая структура)

Для элементов, которые являются твердыми при стандартной температуре и давлении, в первой таблице представлена ​​​​кристаллическая структура наиболее термодинамически стабильной формы (форм) в этих условиях. Каждый элемент затенен цветом, соответствующим соответствующей решетке Браве , за исключением того, что все орторомбические решетки сгруппированы вместе.

и

Кристаллическая структура элементов таблицы Менделеева при стандартных температуре и давлении.
1 ЧАС																		2 Он
3 Что В	4 Быть мг												5 Б β-Б	6 С ГК	7 Н	8 ТО	9 Ф	10 Ne
11 Уже В	12 мг мг												13 Ал С	14 И округ Колумбия	15 П БП	16 С как	17 кл.	18 С
19 К В	20 Что С		21 наук мг	22 Из мг	23 V В	24 Кр В	25 Мин. α-Mn	26 Фе В	27 Ко мг	28 В С	29 С С	30 Зн мг	31 Здесь α-Ga	32 Ге округ Колумбия	33 Как а-А	34 Се γ-Se	35 Бр	36 НОК
37 руб. В	38 старший С		39 И мг	40 Зр мг	41 Нб В	42 Мо В	43 Тс мг	44 Ру мг	45 резус С	46 ПД С	47 В С	48 компакт-диск мг	49 В В	50 Сн β-Sn	51 Сб а-А	52 Te γ-Se	53 я кл.	54 Машина
55 Cs В	56 Нет В		71 Лу мг	72 хф мг	73 Облицовка В	74 В В	75 Ре мг	76 Ты мг	77 И С	78 Пт С	79 В С	80 ртуть	81 Тл мг	82 Pb С	83 С а-А	84 Po α-По	85 В	86 Рн
87 Пт	88 Солнце В		103 лр	104 РФ	105 ДБ	106 Сг	107 Бх	108 Хс	109 гора	110 Дс	111 Рг	112 Сп	113 Нх	114 В	115 Мак	116 Лев	117 Ц	118 И
			57 La α-La	58 Этот α-La	59 Пр α-La	60 Нд α-La	61 вечера α-La	62 см α-См	63 Евросоюз В	64 Б-г мг	65 Тб мг	66 Те мг	67 К мг	68 Является мг	69 Тм мг	70 Ыб С
			89 И С	90 че С	91 Хорошо а-Па	92 В а-у	93 Например α-Np	94 Мог а-Пу	95 Являюсь α-La	96 См α-La	97 Бк α-La	98 См. α-La	99 Является С	100 Фм	101 Мэриленд	102 Нет

Легенда:
Примитивные моноклинные структуры: α-Pu
Орторомбические структуры: bP , α-Ga , Cl , α-U , α-S , α-Np
Объемноцентрированные тетрагональные структуры: In , β-Sn , α-Pa.
Ромбоэдрические структуры: β-B , α-As , α-Sm.
Шестиугольные структуры: Mg , α-La , gC , γ-Se.
Примитивные кубические структуры: α-Po
Объёмноцентрированные кубические структуры: W , α-Mn
Гранецентрированные кубические структуры: dC , Cu
Не твердый при стандартной температуре и давлении или неопределенный

плавления и

Во второй таблице дана наиболее стабильная структура каждого элемента при температуре плавления. (H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar, Kr, Xe и Rn — газы при СТП; Br и Hg — жидкости при СТП.) ​​Обратите внимание, что гелий не имеет температуры плавления при атмосферном давлении, но он принимает гексагональную плотноупакованную структуру магниевого типа под высоким давлением.

Кристаллические структуры элементов при температурах плавления при атмосферном давлении.
1 ЧАС 13 К мг																		2 Он *
3 Что 453 К В	4 Быть 1560 К В												5 Б 2349 К β-Б	6 С 3800 К ГК	7 Н 63 К β-N	8 ТО 54 К c-O	9 Ф 53 К c-O	10 Ne 24 К С
11 Уже 370 К В	12 мг 923 К мг												13 Ал 933 К С	14 И 1687 К округ Колумбия	15 П 883 К БП	16 С 393 К β-S	17 кл. 171 К кл.	18 С 83 К С
19 К 336 К В	20 Что 1115 К В		21 наук 1814 К В	22 Из 1941 К В	23 V 2183 К В	24 Кр 2180 К В	25 Мин. 1519 К В	26 Фе 1811 К В	27 Ко 1768 К С	28 В 1728 К С	29 С 1357 К С	30 Зн 692 К мг	31 Здесь 302 К α-Ga	32 Ге 1211 К округ Колумбия	33 Как 1090 К БП	34 Се 494 К γ-Se	35 Бр 265 К кл.	36 НОК 115 К С
37 руб. 312 К В	38 старший 1050 К В		39 И 1799 К В	40 Зр 2128 К В	41 Нб 2750 К В	42 Мо 2896 К В	43 Тс 2430 К мг	44 Ру 2607 К мг	45 резус 2237 К С	46 ПД 1828 К С	47 В 1234 К С	48 компакт-диск 594 К мг	49 В 429 К В	50 Сн 505 К β-Sn	51 Сб 903 К а-А	52 Te 722 К γ-Se	53 я 386 К кл.	54 Машина 161 К С
55 Cs 301 К В	56 Нет 1000 К В		71 Лу 1925 К. мг	72 хф 2506 К В	73 Облицовка 3290 К В	74 В 3695 К В	75 Ре 3459 К мг	76 Ты 3306 К мг	77 И 2719 К С	78 Пт 2041 К С	79 В 1337 К С	80 ртуть 234 К α-Hg	81 Тл 557 К В	82 Pb 600 К С	83 С 544 К а-А	84 Po 527 К β-По	85 В 575 К? ?	86 Рн 202 К ?
87 Пт 281 К? ?	88 Солнце 973 К В		103 лр 1900 К? ?	104 РФ ?	105 ДБ ?	106 Сг ?	107 Бх ?	108 Хс ?	109 гора ?	110 Дс ?	111 Рг ?	112 Сп ?	113 Нх ?	114 В ?	115 Мак ?	116 Лев ?	117 Ц ?	118 И ?
			57 La 1193 К В	58 Этот 1068 К В	59 Пр 1208 К В	60 Нд 1297 К В	61 вечера 1315 К В	62 см 1345 К В	63 Евросоюз 1099 К В	64 Б-г 1585 К В	65 Тб 1629 К В	66 Те 1680 К В	67 К 1734 К мг	68 Является 1802 К мг	69 Тм 1818 К мг	70 Ыб 1097 К В
			89 И 1323 К С	90 че 2115 К В	91 Хорошо 1841 К В	92 В 1405 К В	93 Например 917 К В	94 Мог 912 К В	95 Являюсь 1449 К В	96 См 1613 К С	97 Бк 1259 К С	98 См. 1173 К С	99 Является 1133 К С	100 Фм 1800 К? ?	101 Мэриленд 1100 К? ?	102 Нет 1100 К? ?

Легенда:
Примитивные моноклинные структуры: β-S
Орторомбические структуры: bP , α-S , Cl , α-Ga.
Объемноцентрированные тетрагональные структуры: In , β-Sn
Ромбоэдрические структуры: β-B , α-As , α-Hg , α-Po.
Примитивные гексагональные структуры: Mg , gC , β-N , γ-Se.
Примитивная кубическая структура: γ-O
Объемно-центрированная кубическая структура: W
Гранецентрированные кубические структуры: Cu , dC
неизвестный или неопределенный

структуры

Прогнозы даны для элементов 85–87, 100–113 и 118; все, кроме радона не производились массово. Вероятно, Cn и Fl при СТП являются жидкими. В расчетах трудно воспроизвести экспериментально известную ОЦК-структуру стабильных щелочных металлов, и та же проблема затрагивает Fr (87); тем не менее, вероятно, это также bcc. Последние предсказания Fl (114) не позволили различить гранецентрированные кубические и гексагональные плотноупакованные структуры, которые, как предсказывалось, были близки по энергии. Для элементов 115–117 прогнозы отсутствуют.

Предсказанные кристаллические структуры крайне нестабильных элементов
1 ЧАС																		2 Он
3 Что	4 Быть												5 Б	6 С	7 Н	8 ТО	9 Ф	10 Ne
11 Уже	12 мг												13 Ал	14 И	15 П	16 С	17 кл.	18 С
19 К	20 Что		21 наук	22 Из	23 V	24 Кр	25 Мин.	26 Фе	27 Ко	28 В	29 С	30 Зн	31 Здесь	32 Ге	33 Как	34 Се	35 Бр	36 НОК
37 руб.	38 старший		39 И	40 Зр	41 Нб	42 Мо	43 Тс	44 Ру	45 резус	46 ПД	47 В	48 компакт-диск	49 В	50 Сн	51 Сб	52 Te	53 я	54 Машина
55 Cs	56 Нет		71 Лу	72 хф	73 Облицовка	74 В	75 Ре	76 Ты	77 И	78 Пт	79 В	80 ртуть	81 Тл	82 Pb	83 С	84 Po	85 В [С]	86 Рн [С]
87 Пт [В]	88 Солнце		103 лр [Мг]	104 РФ [Мг]	105 ДБ [В]	106 Сг [В]	107 Бх [Мг]	108 Хс [Мг]	109 гора [С]	110 Дс [В]	111 Рг [В]	112 Сп [Мг]	113 Нх [Мг]	114 В	115 Мак	116 Лев	117 Ц	118 И [С]
			57 La	58 Этот	59 Пр	60 Нд	61 вечера	62 см	63 Евросоюз	64 Б-г	65 Тб	66 Те	67 К	68 Является	69 Тм	70 Ыб
			89 И	90 че	91 Хорошо	92 В	93 Например	94 Мог	95 Являюсь	96 См	97 Бк	98 См.	99 Является	100 Фм [С]	101 Мэриленд [С]	102 Нет [С]

Легенда:
[…] прогнозируемая структура
Элементы с известной структурой.
Объемно-центрированная кубическая структура: W
Гранецентрированные кубические структуры: Cu
Примитивные шестиугольные структуры: Mg
неизвестный или неопределенный

Типы структур

Ниже приводится список типов структур, которые представлены в таблицах выше. Что касается количества атомов в элементарной ячейке, структуры в ромбоэдрической решетчатой ​​системе имеют ромбоэдрическую примитивную ячейку и тригональную точечную симметрию, но также часто также описываются в терминах эквивалентной, но не примитивной гексагональной элементарной ячейки с трехкратным объемом и трехкратным объемом. количество атомов.

Прототип	Структурный отчет	Диаграмма	Решетчатая система	Космическая группа	Атомов на элементарную ячейку	Координация	примечания
а-Пу	(никто)		Моноклиника	Р2 1 /м (№ 11)	16		слегка искаженная шестиугольная структура. Параметры решетки: а = 618,3 пм, b = 482,2 пм, с = 1096,3 пм, β = 101,79°.
β-S	(никто)		Моноклиника	Р2 1 /с (№ 14)	32
α-Np	И с		орторомбический	Пнма (№ 62)	8		сильно искаженная структура ОЦК. Параметры решетки: a = 666,3 пм, b = 472,3 пм, c = 488,7 пм.
а-у	А20		орторомбический	смсм (№ 63)	4	У каждого атома есть четыре ближайших соседа: 2 в 275,4 пм, 2 в 285,4 пм. Следующие четыре на дистанциях 15:326,3 и еще четыре на 15:34,2.	Сильно искаженная структура ГЦП.
α-Ga	А11		орторомбический	Cmce (№ 64)	8	у каждого атома Ga есть один ближайший сосед в 244 вечера, 2 в 270 вечера, 2 в 273 вечера, 2 в 279 вечера.	По структуре близок к йоду.
БП	А17		орторомбический	Cmce (№ 64)	8		В частности, черная фосфорная форма фосфора.
кл.	A14		орторомбический	Cmce (№ 64)	8
как	А16		орторомбический	Фдд (№ 70)	16
В	А6		четырехугольный	I4/ммм (№ 139)	2		Идентичная симметрия структуре типа α-Pa. Может считаться слегка искаженной по сравнению с идеальной гранецентрированной кубической структурой типа Cu. который имеет $c/a={\sqrt {2}}$.
а-Па	А а		четырехугольный	I4/ммм (№ 139)	2		Идентичная симметрия структуре типа In. Может считаться слегка искаженной по сравнению с идеальной объемноцентрированной кубической структурой W-типа, которая имеет $c/a=1$.
β-Sn	А5		четырехугольный	I4 1 / драм (№ 141)	4	4 соседа в 15.02; 2 в 15:18; 4 в 15:77; 8 в 16:41	белая оловянная форма (термодинамическая стабильность выше 286,4 К)
β-Б	(никто)		Ромбоэдрический	Р 3 м (№ 166)	105 (прав.) 315 (шестнадцатеричный)		Отчасти из-за своей сложности вопрос о том, является ли эта структура основным состоянием бора, до конца не установлен.
а-А	A7		Ромбоэдрический	Р 3 м (№ 166)	2 (прав.) 6 (шестнадцатеричный)	в серой металлической форме каждый атом As имеет 3 соседа на одном листе в 251,7 вечера; 3 на соседнем листе в 15.12.00. каждый атом Bi имеет 3 соседа на одном листе в 157,2 пм; 3 на соседнем листе в 15.22.9. каждый атом Sb имеет 3 соседа на одном листе в 290,8 вечера; 3 на соседнем листе в 15:35,5.	сморщенный лист
α-См	(никто)		Ромбоэдрический	Р 3 м (№ 166)	3 (прав.) 9 (шестнадцатеричный)	12 ближайших соседей	сложный ГЦП с 9-слойным повтором: ABCBCACAB....
α-Hg	A10		Ромбоэдрический	Р 3 м (№ 166)	1 (прав.) 3 (шестнадцатеричный)	6 ближайших соседей при 234 К и 1 атм (при комнатной температуре он жидкий и, следовательно, не имеет кристаллической структуры в условиях окружающей среды!)	Идентичная симметрия структуре β-Po, отличающаяся на основании подробностей о базисных векторах ее элементарной ячейки. Эту структуру также можно рассматривать как искаженную ГПУ-решетку, причем ближайшие соседи в той же плоскости находятся примерно на 16% дальше.
β-По	И я		Ромбоэдрический	Р 3 м (№ 166)	1 (прав.) 3 (шестнадцатеричный)		Идентичная симметрия структуре α-Hg, отличающаяся на основании подробностей о базисных векторах ее элементарной ячейки.
γ-Se	А8		Шестиугольный	П 3 21 (№ 154)	3
мг	А3		Шестиугольный	P6 3 /ммц (№ 194)	2	У Zn 6 ближайших соседей в одной плоскости: 6 в соседних плоскостях, находящихся на 14% дальше. У Cd 6 ближайших соседей в одной плоскости и 6 в соседних плоскостях, расположенных на 15% дальше.	элементарной ячейки Если соотношение осей точно ${\textstyle 2{\sqrt {\frac {2}{3}}}\approx 1.633}$ структура будет представлять собой математическую гексагональную плотноупакованную структуру (HCP). Однако в реальных материалах наблюдаются отклонения от этого в некоторых металлах, где элементарная ячейка искажена в одном направлении, но структура все еще сохраняет пространственную группу ГПУ - примечательно, что все элементы имеют соотношение параметров решетки с / а < 1,633 (лучше всего Mg и Co и худший Be с c / a ~1,568). В других, таких как Zn и Cd, отклонения от идеала изменяют симметрию структуры, и они имеют соотношение параметров решетки c / a > 1,85.
ГК	А9		Шестиугольный	P6 3 /ммц (№ 194)	4		В частности, графитовая форма углерода.
α-La	А3'		Шестиугольный	P6 3 /ммц (№ 194)	4		Двойная гексагональная плотноупакованная структура (DHCP). Подобно идеальной структуре ГПУ, идеальная структура ДГПУ должна иметь соотношение параметров решетки ${\textstyle {\frac {c}{a}}=4{\sqrt {\frac {2}{3}}}\approx 3.267.}$ В реальных структурах ДГЦП 5 лантаноидов (включая β-Ce) ${\textstyle c/2a}$ варьируется от 1,596 (Pm) до 1,6128 (Nd). Для четырех известных решеток актинидов dhcp соответствующее число варьируется от 1,620 (Bk) до 1,625 (Cf).
β-N	(никто)		Шестиугольный	P6 3 /ммц (№ 194)	4
α-По	А ч		Кубический	ТЧ 3 м (№ 221)	1	6 ближайших соседей	простая кубическая решетка. Атомы в элементарной ячейке находятся в углу куба.
c-O	(никто)		Кубический	вечера 3 часа ночи (№ 223)	16		Тесно связан со структурой β-W , за исключением двухатомной молекулы кислорода вместо каждого атома вольфрама. Молекулы могут вращаться на месте, но направление вращения некоторых молекул ограничено.
α-Mn	А12		Кубический	я 4 3 мес. (№ 217)	58	Элементарная ячейка содержит атомы Mn в 4 различных средах.	Искаженная скрытая копия
В	А2		Кубический	мне 3 метра (№ 229)	2		Телоцентрированная кубическая структура (BCC). Это не плотно упакованная структура. При этом каждый атом металла находится в центре куба с 8 ближайшими соседями, однако 6 атомов в центрах соседних кубов находятся всего примерно на 15% дальше, поэтому координационное число можно считать равным 14, когда они включены. одна четырехкратная топорная структура становится гранецентрированной кубической (кубической плотной упаковкой).
С	А1		Кубический	FM 3 м (№ 225)	4		Гробоцентрированная кубическая (кубическая плотноупакованная) структура. Дополнительный контент, касающийся количества плоскостей в конструкции и значениях скольжения/скольжения, например, пластичности.
округ Колумбия	A4		Кубический	Фд 3 м (№ 227)	8		Алмазно -кубическая (DC) структура. В частности, алмазная форма углерода.

Плотно упакованные металлоконструкции

См. Также: Плотная упаковка равных сфер.

Наблюдаемые кристаллические структуры многих металлов можно описать как почти математическую плотную упаковку равных сфер . Простая модель для обоих случаев состоит в том, чтобы предположить, что атомы металла имеют сферическую форму и упакованы как можно плотнее. В плотнейшей упаковке каждый атом имеет 12 равноудаленных ближайших соседей и, следовательно, координационное число равно 12. Если рассматривать плотноупакованные структуры как построенные из слоев сфер, то разница между гексагональной плотной упаковкой и гранецентрированной кубической упаковкой заключается в том, как каждая слой позиционируется относительно других. Следующие типы можно рассматривать как регулярное наращивание плотноупакованных слоев:

• Тип Mg (гексагональная плотная упаковка) имеет чередующиеся слои, расположенные непосредственно над/под друг другом: A,B,A,B,...
• Тип Cu (гранецентрированный кубический) имеет каждый третий слой непосредственно над/под друг другом: A,B,C,A,B,C,...
• Тип α-La (двойная гексагональная плотная упаковка) имеет слои непосредственно над/под друг другом, A,B,A,C,A,B,A,C,.... с длиной периода 4, как альтернативная смесь ГЦК и упаковка hcp.
• Тип α-Sm имеет период 9 слоев A,B,A,B,C,B,C,A,C,...

Точнее говоря, структуры многих элементов приведенных выше групп слегка искажены от идеальной плотнейшей упаковки. Хотя они сохраняют симметрию решетки как идеальную структуру, они часто имеют неидеальные отношения c/a для своей элементарной ячейки. Говоря менее точно, существуют и другие элементы, почти плотноупакованные, но имеющие искажения, которые имеют по крайней мере одну нарушенную симметрию относительно плотноупакованной структуры:

• По типу слегка искажен кубической плотноупакованной структурой.
• Тип α-Pa искажен из гексагональной плотноупакованной структуры.

См. также

• Кристаллическая структура
• Аллотропия

Ссылки

Общий

• П. А. Стерн; А. Гонис; А.А. Боровой, ред. (июль 1996 г.). «Актиниды и окружающая среда». Учеб. Института перспективных исследований НАТО по актиноидам и окружающей среде . Серия НАТО ASI. Малеме, Крит, Греция: Издательство Kluver Academic Publishers. стр. 59–61. ISBN  0-7923-4968-7 .
• Л.Р. Морсс; Норман М. Эдельштейн; Жан Фюгер, ред. (2007). Химия актинидных и трансактинидных элементов (3-е изд.). Спрингер. ISBN  978-1402035555 .

Внешние ссылки

• Strukturbericht Type A – отчеты о структуре чистых элементов
• Кристаллические структуры твердых химических элементов при давлении 1 бар.