NộI Dung
Trong vật chất rắn, các nguyên tử và phân tử tạo thành một loạt các cấu trúc hình học tùy thuộc vào cách chúng kết hợp.Trong mỗi cấu trúc, một nguyên tử trung tâm chia sẻ các electron với các nguyên tử hoặc phân tử ion khác và hình dạng của cấu trúc phụ thuộc vào cách các electron được chia sẻ. Số phối trí của nguyên tử trung tâm là một chỉ số cho biết có bao nhiêu nguyên tử hoặc phân tử hình thành liên kết với nó và đó là yếu tố quyết định hình dạng phân tử và cuối cùng là tính chất của chất rắn. Đối với các phân tử liên kết cộng hóa trị và các phức kim loại chuyển tiếp, các nhà hóa học rút ra số phối trí từ công thức hóa học. Họ tính toán số phối trí cho chất rắn kim loại bằng cách kiểm tra cấu trúc mạng tinh thể.
Phân tử liên kết hóa trị
Trong một phân tử liên kết cộng hóa trị, các nhà hóa học xác định số phối trí của nguyên tử trung tâm bằng cách đếm số lượng nguyên tử liên kết. Ví dụ, trong phân tử metan, nguyên tử carbon trung tâm được liên kết với bốn nguyên tử hydro, vì vậy số phối trí của nó là 4. Số này có thể dễ dàng xác định từ công thức hóa học của metan: CH4.
Mối quan hệ tương tự giữ cho các hợp chất ion. Ví dụ, số phối trí của phân tử carbon trioxide (CO3)2- là 3 và điện tích của ion là -2.
Tổ hợp kim loại chuyển tiếp
Các kim loại chuyển tiếp, chiếm các cột từ 3 đến 12 của bảng tuần hoàn, tạo thành các phức với các nhóm nguyên tử gọi là phối tử. Sự phối hợp của kim loại chuyển tiếp một lần nữa được đưa ra bởi số lượng nguyên tử mà nguyên tử trung tâm được liên kết. Ví dụ: số phối trí của hợp chất ion CoCl2(NH3)4+ là 6, vì liên kết nguyên tử coban trung tâm với hai nguyên tử clo và bốn nguyên tử nitơ. Trong FeN42+, số phối trí là 4 vì đó là số liên kết được hình thành bởi nguyên tử sắt trung tâm, mặc dù các nguyên tử nitơ tạo thành một phức mạng tinh thể bằng cách liên kết với nhau.
Chất rắn kim loại
Trong chất rắn kim loại, không có liên kết rõ ràng giữa các cặp nguyên tử, vì vậy các nhà hóa học xác định sự phối hợp của cấu trúc bằng cách chọn một nguyên tử duy nhất và đếm số lượng nguyên tử ngay lập tức bao quanh nó. Ví dụ, một nguyên tử là một phần của cấu trúc lớp có thể có ba nguyên tử bên dưới nó, ba trên và sáu bao quanh nó trong cùng một lớp. Số phối trí cho nguyên tử đó sẽ là 12.
Các nguyên tử trong tinh thể rắn thường tự hình thành các cấu trúc hình học gọi là các tế bào và các tế bào này tự lặp lại ad infinitum để tạo ra cấu trúc tinh thể. Giải mã hình dạng của ô giúp tính toán số phối trí, giống nhau cho từng nguyên tử trong cấu trúc. Ví dụ, một cấu trúc hình khối có một nguyên tử ở giữa được bao quanh bởi một ở mỗi góc, tổng cộng là tám, vì vậy số phối trí là 8.
Chất rắn ion
Natri clorua (NaCl) là một ví dụ về chất rắn ion, được tạo thành bởi một cation (Na+) và anion (Cl-). Trong một kim loại ion, số phối trí của cation bằng với số anion gần với nó. NaCl là một cấu trúc hình khối, và mỗi cation natri được bao quanh bởi bốn ion clo trên cùng một mặt phẳng, cũng như một bên dưới và một ở trên, do đó số phối trí là 6. Vì lý do tương tự, sự phối hợp của mỗi anion clo cũng 6.