Структурная кристаллография

Примеры обозначений пространственных групп

Структура	Пространственная группа		Класс симметрии
	краткий символ	полный символ	(точечная группа)
Cu, NaCl, CaF2	F m3m	F 4/m 3 2/m	m3m
C (алмаз)	F d3m	F 41/d 3 2/m	m3m
ZnS
W	I m3m	I 4/m 3 2/m	m3m
TiO2 (рутил)	P4/mnm	P 42/m 21/n 2/m	4/mmm
TiO2 (анатаз)	I4/amd	I 41/a 2/m 2/d	4/mmm
Mg, C(графит)	P63 /mmc	P 63/m 2/m 2/c	6/mmm

Определение и обозначения структурных типов

Две структуры называются (конфигурационно) изотипными, если они принадлежат к одной и той же пространственной группе, имеют одинаковое число атомов в элементарной ячейке, занимающих одни и те же позиции Вайкоффа с одинаковыми или близкими позиционными координатами (х, у, z), а также одинаковые или близкие значения осевых отношений (с/а, a/b, b/с) и углов (α, β, γ) элементарных ячеек.
Конфигурационный изотипизм не обязательно означает подобие типов связи или возможность образования твердых растворов.
Пример. Соединения TiC (с металлической и ковалентной связями) и КС1 (с ионной связью) изотипны кубической структуре NaCl (ионное соединение). Между TiC и NaCl нет никакой взаимной растворимости, но два хлорида образуют непрерывный ряд твердых растворов. Внутри ряда (Na,K)Cl постоянная решетки непрерывно меняется между aNaCl и аKCl. Структуры NaCl и КС1 можно назвать также кристаллохимически изотипными.
Следует избегать использования термина «изоморфные» для изотипных структур. Слово «изоморфный» буквально означает «имеющий одинаковую форму кристалла». Существует много соединений с различными кристаллическими структурами, которые образуют кристаллы одинаковой или близкой формы, И наоборот, форма кристаллов одного соединения может изменяться в зависимости от условий кристаллизации.
Пример. NaCl обычно кристаллизуется в форме кубов. Если водный раствор этой соли имеет примесь мочевины CO(NH2)2, то формируются октаэдры NaCl, a исходная кристаллическая структура сохраняется.
Число неорганических соединений (исключая оксиды и галогениды) превышает 30 000, однако структурных типов, только около 3000. Среди них известны следующие:

• 53 структурных типа простых веществ;
• 127 типов бинарных эквиатомных соединений АВ (исключая политипы SiC, ZnS и GaSe);
• 137 типов бинарных соединений АВ2 (исключая политипы CdI2).

Пример двух изотипных структур, изотипизм которых мог быть легко распознан по близким значениям координат атомов только после того, как структурные данные были приведены к стандартному виду:

Опубликованные данные		Стандартизованные данные
CeCu2, Imma	KHg2, Imma	CeCu2, Imma	KHg2, Imma
a=4.425, b=7.057, c=7.475Å	a=8.10, b=5.16, c=8.77Å	a=4.425, b=7.057, c=7.475Å	a=5.16, b=8.10, c=8.77Å
Ce 4(e) 0 0,25 0,5377	K 4(e) 0 0,25 0,703	Ce 4(e) 0 0,25 0,5377	K 4(e) 0 0,25 0,547
Cu 8(h) 0 0,051 0,1648	Hg 8(h) 0,190 0,25 0,087	Cu 8(h) 0 0,051 0,1648	Hg 8(h) 0 0,06 0,163

Стандартизация данных для KHg2 свелась к перестановке осей а и b и переносу начала координат.