Ch.4. 결정화학 이온(원자) 반경과 배위수(Coordination Number: CN) 이온반경: CN

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1 Ch.4. 결정화학 이온(원자) 반경과 배위수(Coordination Number: CN) 이온반경: CN
이온(양이온 또는 음이온)의 가상 반경(크기) 결합 거리로부터 계산된 값 CN 하나의 이온(원자)과 (일차) 직접 결합하고 있는 둘러싼 다른 이온(원자)들의 수 주변의 다른 종류 이온반경비(radius ratio)에 의해 결정 (r+/r-)

2 l = 2r- d = 2r- + 2r+ d = √2 l r+/r- = 0.414 CN이 왜 중요할까?

3 CN에 따른 이온반경비 Radius ratio CN Geometry <0.155 2 linear 0.155 – 0.225
3 Triangular (trigonal) 4 tetrahedral tetragonal 6 octahedral 8 cubic >1.0 12 cubic (face centered)

4 Tetrahedral

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6 Ch.4. 결정화학 화학 결합과 광물의 물리화학적 성질 화학 결합(Chemical bonding):
구성 원자 (또는 원자들)을 묶어두는 힘(에너지) 종류 이온결합(Ionic bonding): 전자 전이, 정전기적 (Coulombic, electrostatic) 공유결합(Covalent bonding): 전자쌍을 공유 금속결합(Metallic bonding): 자유 전자를 공유(delocalized) 반데르발스(Van der Waals bonding): 그 외 약한 결합력을 총칭하는 것 (Keesom, Debye, London forces)

7 결합력의 세기와 균일도, 결합의 방향 등이 다음 성질을 결정한다
광물에서는 보통 공유 > 이온 > 금속 > 반데르발스 결합 순으로 강하다       결합력의 세기와 균일도, 결합의 방향 등이 다음 성질을 결정한다 경도 Hardness 벽개 Cleavage 깨짐(단구) Fracture 조직 Texture (crystal form) Etc.

8 화학 결합과 경도 C: Diamond – perfectly covalent (What about graphite?)
SiO2; quartz – partly covalent, partly ionic Covalent>>ionic CaCO3; calcite Partly covalent, Partly ionic Ionic>>covalent Au; gold metallic Mg3Si4O10(OH)2; Talc Covalent + ionic + Van der Waals

9 화학 결합과 벽개 Biotite Amphibole (hornblende)
From Biotite From Amphibole (hornblende)

10 화학결합과 깨짐 Structure of quartz Conchoidal fracture of quartz
From From

11 화학결합과 조직 (결정형) Quartzite Sphene
From

12 결합의 이온성 (Ionicity of bonding)
전기음성도(Electronegativity; c): 하나의 원자 또는 원자군들이 전자를 자신에게 끌어당기려는 능력의 척도. Pauling (1960) I = 1 - exp[-0.25(cA - cB)2]. Hannay & Smyth (1946) I = 0.16(cA - cB) (cA - cB) (cA should be always bigger than cB) 배위된 결합에 대해서는 Ic = (N/M)I + (1-N/M). 이때 N=배위된 원자의 원자가 전자 (valence electrons) M=배위수

13 규산염광물 내 일반적인 결합의 계산된 이온성 Bonding M I Si-O 4 0.3294 Al-O 0.5575 6
0.7050 Fe(III)i-O 0.6567 Fe(II)-O 0.7828 Mg-O 0.8332 K-O 0.9432 Na-O 0.9370 Ca-O 0.8663 12 0.9686 0.9666 0.8754 H-O 1 0.2522

14 Isolated atoms Ideal covalent bonding Covalent-ionic bonding Ideal ionic bonding

15 물: 극성물질 Polar substance
이온성의 중요성 마그마 내 결정 순서를 정하는데 영향을 미침. 광물의 (특히 물과의) 반응성을 결정 (풍화에 대한 저항성?) 물: 극성물질 Polar substance

16 polymerization covalency 이온성에 따른 풍화에 대한 저항성을 토론하자 사암이 왜 주로 석영으로 구성되는지 생각해보자