Περιεχόμενο
Σε στερεά ύλη, τα άτομα και τα μόρια σχηματίζουν μια ποικιλία γεωμετρικών δομών ανάλογα με τον τρόπο που συνδυάζουν.Σε κάθε δομή, ένα κεντρικό άτομο μοιράζεται ηλεκτρόνια με άλλα άτομα ή ιοντικά μόρια και το σχήμα της δομής εξαρτάται από το πώς μοιράζονται τα ηλεκτρόνια. Ο αριθμός συντονισμού για το κεντρικό άτομο είναι ένας δείκτης για το πόσα άτομα ή μόρια σχηματίζουν δεσμούς μαζί του και αυτός είναι ένας καθοριστικός παράγοντας για το μοριακό σχήμα και τελικά για τις ιδιότητες του στερεού. Για ομοιοπολικά δεσμευμένα μόρια και σύμπλοκα μετάλλων μεταπτώσεως, οι χημικοί αποκτούν τον αριθμό συντονισμού από τον χημικό τύπο. Υπολογίζουν τον αριθμό συντονισμού για τα μεταλλικά στερεά εξετάζοντας τη δομή του πλέγματος.
Ομοιοπολικά δεσμευμένα μόρια
Σε ένα ομοιοπολικά δεσμευμένο μόριο, οι χημικοί προσδιορίζουν τον αριθμό συντονισμού του κεντρικού ατόμου μετρώντας τον αριθμό των δεσμευμένων ατόμων. Για παράδειγμα, στο μόριο μεθανίου, το κεντρικό άτομο άνθρακα συνδέεται με τέσσερα άτομα υδρογόνου, οπότε ο αριθμός συντονισμού είναι 4. Ο αριθμός αυτός μπορεί να προσδιοριστεί εύκολα από τον χημικό τύπο για το μεθάνιο: CH4.
Η ίδια σχέση ισχύει και για τις ιονικές ενώσεις. Για παράδειγμα, ο αριθμός συντονισμού του μορίου του τριοξειδίου του άνθρακα (CO3)2- είναι 3, και το φορτίο του ιόντος είναι -2.
Μεταλλικά συγκροτήματα μετάβασης
Μεταβατικά μέταλλα, τα οποία καταλαμβάνουν τις στήλες 3 έως 12 του περιοδικού πίνακα, σχηματίζουν σύμπλοκα με ομάδες ατόμων που ονομάζονται προσδέματα. Ο συντονισμός του μεταβατικού μετάλλου δίνεται και πάλι από τον αριθμό των ατόμων με τα οποία συνδέεται το κεντρικό άτομο. Για παράδειγμα, ο αριθμός συντονισμού της ιονικής ένωσης CoCl2(ΝΗ3)4+ είναι 6, επειδή το κεντρικό άτομο κοβαλτίου συνδέεται με δύο άτομα χλωρίου και τέσσερα άτομα αζώτου. Σε FeN42+, ο αριθμός συντονισμού είναι 4 επειδή αυτός είναι ο αριθμός των δεσμών που σχηματίζονται από το κεντρικό άτομο σιδήρου, παρόλο που τα άτομα αζώτου σχηματίζουν σύμπλεγμα πλέγματος με σύνδεση μεταξύ τους.
Μεταλλικά στερεά
Στα μεταλλικά στερεά, δεν υπάρχει σαφής δεσμός μεταξύ ζευγών ατόμων, έτσι οι χημικοί καθορίζουν τον συντονισμό της δομής επιλέγοντας ένα μόνο άτομο και υπολογίζοντας τον αριθμό των ατόμων που τον περιβάλλουν αμέσως. Για παράδειγμα, ένα άτομο που είναι μέρος μιας δομής στρώματος μπορεί να έχει τρία άτομα κάτω από αυτό, τρία πάνω από αυτό και έξι γύρω από το ίδιο στρώμα. Ο αριθμός συντονισμού για το άτομο αυτό θα ήταν 12.
Τα άτομα σε ένα στερεό κρύσταλλο συχνά σχηματίζονται μέσα σε γεωμετρικές δομές που ονομάζονται κύτταρα, και αυτά τα κύτταρα επαναλαμβάνουν τον εαυτό τους ad infinitum για να δημιουργήσουν την κρυσταλλική δομή. Η αποκρυπτογράφηση του σχήματος του κυττάρου καθιστά δυνατό τον υπολογισμό του αριθμού συντονισμού, ο οποίος είναι ο ίδιος για κάθε άτομο στη δομή. Για παράδειγμα, μια κυβική δομή έχει ένα άτομο στη μέση που περιβάλλεται από ένα σε κάθε γωνία, για συνολικά οκτώ, οπότε ο αριθμός συντονισμού είναι 8.
Ιωνικά στερεά
Το χλωριούχο νάτριο (NaCl) είναι ένα παράδειγμα ενός ιοντικού στερεού, το οποίο σχηματίζεται από ένα κατιόν (Na+) και ένα ανιόν (Cl-). Σε ένα ιοντικό μέταλλο, ο αριθμός συντονισμού του κατιόντος είναι ίσος με τον αριθμό των ανιόντων σε άμεση γειτνίαση με αυτό. Το NaCl είναι μια κυβική δομή και κάθε κατιόν νατρίου περιβάλλεται από τέσσερα ιόντα χλωρίου στο ίδιο επίπεδο, καθώς και ένα κάτω και ένα παραπάνω, οπότε ο αριθμός συντονισμού είναι 6. Για τον ίδιο λόγο, ο συντονισμός κάθε ανιόντος χλωρίου είναι επίσης 6.