Pauling kuralı

Pauling'in kuralları,1929'da Linus Pauling tarafından iyonik bileşiklerin kristal yapılarını tahmin etmek ve rasyonelleştirmek için yayınlanan beş kuraldır.

 Birinci kural: Yarıçap oranı kuralı 
Tipik iyonik katılar için katyonlar, anyonlardan daha küçüktür ve her katyon, bir polihedron (çok yüzeyli) oluşturan koordineli anyonlarla çevrilidir. Katyon-anyon mesafesi, yarıçaplarının toplamı ile belirlenmektedir. İyonik yarıçapların toplamı katyon-anyon mesafesini belirlerken katyon-anyon yarıçap oranı  (veya )  katyonun koordinasyon numarasını (KN) ve ayrıca anyonların koordineli polihedronunun şeklini belirlemektedir.
küçükresim|Bu diyagram altı numaralı koordinasyon içindir: Gösterilen düzlemde 4 anyon, düzlemin üstünde 1 ve altında 1. Kararlılık sınırı r C /r A = 0.414'te
Aşağıdaki tablodaki koordinasyon sayıları ve karşılık gelen çokyüzlüler için Pauling, iyonları katı küreler olarak kabul ederek katyonun verilen anyon sayısıyla temas halinde olduğu minimum yarıçap oranını matematiksel olarak türetmiştir. 
+Her koordinasyon numarası için çokyüzlü ve minimum yarıçap oranıKNÇokyüzlüYarıçap oranı3Üçgensel0.1554Tetrahedron0.2256Oktahedron0.4147Başlıklı oktahedron0.5928Kare antiprizma0.6458Küp0.7329Üçgen prizma0.73212Küpoktahedron1.00
Katyon ve herhangi iki anyon bir dik üçgen oluşturmaktadır.  veya  . Sonra  . Benzer geometrik kanıtlar oldukça simetrik KN = 3, 4 ve 8 durumları için minimum yarıçap oranlarını vermektedir. KN = 6 ve minimumdan daha büyük bir yarıçap oranı için, katyon hala altı anyonla temas halinde olduğundan kristal daha kararlıdır ancak anyonlar birbirlerinden daha uzaktadır böylece karşılıklı itme azalmaktadır. Daha sonra 0.414'e eşit veya daha büyük bir yarıçap oranıyla bir oktahedron oluşabilmektedir ancak oran 0.732'nin üzerine çıktıkça kübik bir geometri daha kararlı hale gelmektedir. Bu, yarıçap oranı 0,55 olan NaCl'deki Na+'nın oktahedral koordinasyona sahip olmasına karşın, yarıçap oranı 0,93 olan CsCl'deki Cs+'nın kübik koordinasyona sahip olmasını açıklamaktadır.
küçükresim|NaCl'nin kristal yapısı. Her Na atomunun oktahedral geometriye sahip en yakın altı komşusu vardır.

 İkinci kural: Elektrostatik değerlik kuralı 
Belirli bir katyon için, Pauling her bir koordineli anyonun elektrostatik bağ gücünü  olarak tanımlamıştır. Burada z=katyon yükü, v=katyon koordinasyon sayısıdır. Lokal elektronötraliteyi korumak için kararlı bir iyonik yapı düzenlenmektedir böylece bir anyondaki elektrostatik bağların kuvvetlerinin toplamı o anyon üzerindeki yüke eşit olmaktadır.
+Oksit O−2 iyonlu katyonlarKatyonYarıçap oranıKatyon KNElektrostatik
bağ gücüAnyon KnLi+0.3440.258Mg+20.4760.336Sc+30.6060.504

 Üçüncü kural: Çokyüzlü köşelerin, kenarların ve yüzlerin paylaşımı 
Kenarların ve özellikle yüzlerin iki anyon çokyüzlü tarafından paylaşılması iyonik bir yapının kararlılığını azaltmaktadır. Köşelerin paylaşılması stabiliteyi çok fazla azaltmaz bu nedenle örneğin oktahedra köşelerini birbirleriyle paylaşabilmektedir.

Kararlılıktaki azalma, ortak kenarların ve yüzlerin katyonları birbirine daha yakın yerleştirmesinden ve böylece katyon-katyon elektrostatik itmesinin artmasından kaynaklanmaktadır. Etki, yüksek yüklü ve düşük KN'li katyonlar için en büyüktür.

 Dördüncü kural: Farklı katyonlar içeren kristaller 
küçükresim|Olivin yapısı. M (Mg veya Fe) = mavi küreler, Si = pembe dörtyüzlüler, O = kırmızı küreler.
Farklı katyonlar içeren bir kristalde, yüksek değerlik ve küçük koordinasyon sayısına sahip olanlar, çokyüzlü elementleri birbirleriyle paylaşmama eğilimindedir. Bu kural, aralarındaki elektrostatik itmeyi azaltmak için yüksek yüklü katyonlar arasındaki mesafeyi artırma eğilimindedir.Pauling'in örneklerinden biri olivin, M2SiO4'tür. Burada M bazı bölgelerde Mg2+ ve diğerlerinde  Fe2+ karışımıdır. Yapı, herhangi bir oksijeni (köşelerde, kenarlarda veya yüzlerde) paylaşmayan farklı SiO4 tetrahedraları içermektedir. Düşük değerli Mg2+ ve Fe2+  katyonları oksijenleri paylaşan çokyüzlülerle çevrilidir.

 Beşinci kural: Cimrilik kuralı 
Bir kristaldeki esasen farklı türdeki bileşenlerin sayısı az olma eğilimindedir. Yinelenen birimler aynı olma eğiliminde olacaktır çünkü yapıdaki her atom belirli bir ortamda en kararlıdır. Dört yüzlü veya oktahedra gibi iki veya üç tür çokyüzlü olabilir, ancak çok farklı türler olmayacaktır.

 Kaynakça 

Kategori:Deneysel yasalar
Kategori:Moleküler geometri
Kategori:Koordinasyon kimyası