В неорганической химии и химии материалов тройное соединение или тройная фаза — это химическое соединение, содержащее три различных элемента.
Хотя некоторые тройные соединения являются молекулярными, например , хлороформ ( HCCl 3 ), более типично тройные фазы относятся к протяженным твердым телам. Известный пример — перовскиты . [ 1]
Бинарные фазы , состоящие только из двух элементов, имеют более низкую степень сложности, чем тройные фазы. С четырьмя элементами четверные фазы более сложны.
Число изомеров тройного соединения позволяет провести различие между неорганической и органической химией: «В неорганической химии было известно одно или, самое большее, лишь несколько соединений, состоящих из любых двух или трех элементов, тогда как в органической химии ситуация была совершенно иной» [2] .
Примером является фосфат натрия , Na3PO4 . Ион натрия имеет заряд 1+, а ион фосфата имеет заряд 3–. Поэтому для уравновешивания заряда одного иона фосфата необходимы три иона натрия. Другим примером тройного соединения является карбонат кальция , CaCO3 . При наименовании и написании формул тройных соединений правила аналогичны бинарным соединениям.
По словам Рустума Роя и Олафа Мюллера, [3] «химия всего минерального мира сообщает нам, что химическая сложность может быть легко размещена в пределах структурной простоты». Приводится пример циркона , где различные атомы металлов заменяются в одной и той же кристаллической структуре . «Структурная сущность... остается тройной по характеру и способна вмещать огромный диапазон химических элементов». Таким образом, большое разнообразие тройных соединений сводится к относительно небольшому количеству структур: «Работая примерно с десятью тройными структурными группами, мы можем охватить самые важные структуры науки и техники, характерные для неметаллического мира. Это замечательный пример простоты природы ». [3] : 3, 4
Если A и B представляют катионы , а X — анион, то эти тройные группировки организованы по стехиометрическим типам A 2 BX 4 , ABX 4 и ABX 3 .
Тройное соединение типа A 2 BX 4 может быть в классе оливина , группы шпинели или фенакита . Примерами являются K 2 NiF 4 , β- K 2 SO 4 и CaFe 2 O 4 .
Один из типов ABX 4 может относиться к классу циркона , шеелита , барита или упорядоченного производного диоксида кремния .
В классе тройных соединений ABX 3 имеются структуры перовскита (структура) , карбоната кальция , пироксенов , корунда и гексагональные типы ABX 2. [3] : рисунок 1, страница 3
Другие тройные соединения описываются как кристаллы типов ABX 2 , A 2 B 2 X 7 , ABX 5 , A 2 BX 6 и A 3 BX 5 .
Особый класс тройных соединений — это тройные полупроводники , особенно в семействе полупроводников III-V . В этом типе полупроводника тройной можно считать сплавом двух бинарных конечных точек. Изменение состава между конечными точками позволяет регулировать как постоянную решетки, так и ширину запрещенной зоны для получения желаемых свойств, например, при излучении света (например, как светодиод ) или поглощении света (как фотодетектор или фотоэлектрический элемент ). Примером может служить полупроводник арсенид галлия индия ( In x Ga 1− x As ), материал с шириной запрещенной зоны, зависящей от соотношения In/Ga.
Важные примеры тройных полупроводников можно найти и в других семействах полупроводников, таких как семейство II-VI ( например , теллурид кадмия-ртути , Hg 1− x Cd x Te ) или семейство I-II-VI2, например, CuInSe 2 .
В органической химии углеводы и карбоновые кислоты являются тройными соединениями с углеродом, кислородом и водородом. Другие органические тройные соединения заменяют кислород другим атомом , образуя функциональные группы .
Отмечено многообразие тройных соединений на основе {C, H, O}. Например, соответствует более 60 тройным соединениям. [4] [2]
