Panjang ikatan dan jari-jari efektif atom dan ion. Jari-jari atom: apa itu dan bagaimana menentukan Sehubungan dengan jari-jari atom

Pembagian ikatan kimia menjadi jenis adalah kondisional.

Untuk ikatan logam, karena tarikan elektron dan ion logam, beberapa tanda ikatan kovalen adalah karakteristik, jika kita memperhitungkan tumpang tindih orbital atom atom. Dalam pembentukan ikatan hidrogen, selain interaksi elektrostatik, sifat interaksi donor-akseptor memainkan peran penting.

Juga tidak mungkin untuk menarik batas yang tajam antara ikatan polar ionik dan kovalen. Mustahil untuk mengaitkan ikatan logam-nonlogam apa pun dengan jenis ionik. Merupakan kebiasaan untuk mempertimbangkan ikatan ionik antara atom yang perbedaan keelektronegatifannya lebih besar dari atau sama dengan 2 (pada skala Pauling). Misalnya, pada natrium oksida, ikatan Na 2 O (3,44 - 0,93 = 2,51) adalah ikatan ionik, dan pada magnesium bromida MgBr merupakan ikatan kovalen polar (2,96 - 1,31 = 1,65).

Pada zat nyata, semua jenis ikatan kimia tidak ditemukan dalam bentuk murni. Untuk sebagian besar senyawa, jenis ikatannya adalah intermediet. Ini dimungkinkan, karena sifat ikatan kimianya sama - ini adalah interaksi elektrostatik elektron dan inti di dalam dan di antara atom yang berdekatan, ketika terjadi tumpang tindih kulit elektron yang efektif.

Oleh karena itu, transisi kontinu antara semua kasus pembatas dimungkinkan: ikatan ionik, kovalen, logam, dan residu. Secara visual, transisi dapat direpresentasikan sebagai tetrahedron, di simpul yang ada perwakilan ekstrem, di sepanjang tepi ada transisi antara dua jenis, dan di wajah dan di dalam volume tetrahedron ada jenis ikatan campuran yang kompleks.

Jari-jari efektif atom dan ion

Dibawah jari-jari efektif atom dan ion memahami jari-jari bola atom atau ion, yaitu jarak minimum di mana pusat bola atom atau ion dapat mendekati permukaan atom tetangga.

Untuk menentukan jari-jari efektif atom atau ion, struktur kristal direpresentasikan sebagai bola-bola yang berdekatan, yang jaraknya sama dengan jumlah jari-jarinya. Tergantung pada jenis ikatan kimia antara unit struktural kristal, ada: jari-jari logam, jari-jari ionik, jari-jari kovalen dan jari-jari van der Waals.



jari-jari logam
Didefinisikan sebagai setengah jarak antara atom tetangga, diperoleh sebagai hasil dari analisis difraksi sinar-X:

jari-jari ionik
Untuk menghitung jari-jari ion, diasumsikan bahwa dengan perbedaan ukuran kation dan anion yang cukup besar, anion besar akan saling bersentuhan, dan kation yang lebih kecil akan terletak di rongga antara anion, maka jari-jari anion akan:

jari-jari kation adalah: .

jari-jari kovalen
Jari-jari kovalen didefinisikan sebagai setengah dari jarak antar atom (panjang ikatan): .

Selain itu, ketika menghitung jari-jari kovalen, kemampuan beberapa elemen untuk membentuk ikatan rangkap, yang mengurangi jarak antara atom dan jenis hibridisasi atom pusat, diperhitungkan.

Jari-jari Van der Waals dihitung untuk atom-atom yang terhubung satu sama lain hanya dengan gaya antarmolekul. Dihitung sebagai setengah jarak antara pusat atom: .

Karena metode untuk menghitung jari-jari atom dan ion berbeda, ada banyak tabel jari-jari.

kristal ionik

Penggabungan kation dan anion menjadi kristal dilakukan karena gaya tarik Coulomb dari muatan listrik. Dalam molekul, muatan berinteraksi dengan gaya. Nilai R adalah jarak antara dua ion. Jika jarak ini sangat jauh, maka gayanya nol. Pada jarak yang terbatas, gaya interaksi dua ion bermuatan berlawanan adalah negatif, yang sesuai dengan daya tarik, ion cenderung mendekati jarak minimum yang diizinkan, yang sesuai dengan keadaan terikat yang stabil. Gaya interaksi dua ion yang bermuatan identik adalah positif, yang sesuai dengan tolakan. Ion cenderung menyebar dan tidak membentuk koneksi yang stabil pada jarak berapa pun. Dengan demikian, energi pembentukan kristal harus negatif. Kondisi ini diwujudkan selama pembentukan kristal ionik.

Tidak ada molekul dalam kristal ionik, jadi tidak ada batas antara unit struktural. Ion dapat dianggap sebagai bola bermuatan yang medan gayanya terdistribusi secara merata ke segala arah di ruang angkasa. Oleh karena itu, setiap ion dapat menarik ion dari tanda yang berlawanan ke dirinya sendiri ke segala arah, oleh karena itu ikatan ion tidak memiliki arah.

Interaksi dua ion yang berlawanan tanda tidak dapat menghasilkan kompensasi timbal balik yang lengkap dari medan gaya mereka. Karena itu, mereka mempertahankan kemampuan untuk menarik ion dari tanda yang berlawanan ke arah lain. Oleh karena itu, ikatan ion tidak jenuh.

Kation cenderung mengelilingi dirinya dengan sebanyak mungkin anion sehingga gaya tolak Coulomb dari ion bertanda sama satu sama lain dikompensasikan oleh gaya tarik Coulomb antara kation dan anion. Oleh karena itu, struktur dengan jenis ikatan kimia ionik dicirikan oleh bilangan koordinasi tinggi dan kemasan bola terpadat. Simetri kristal ionik biasanya tinggi.

Zat kristal dengan jenis ikatan kimia ionik dicirikan oleh sifat dielektrik, kerapuhan, nilai rata-rata kekerasan dan kepadatan, konduktivitas termal dan listrik yang rendah.

Ion atom; memiliki arti jari-jari bola yang mewakili atom atau ion ini dalam molekul atau kristal. Jari-jari atom memungkinkan untuk memperkirakan jarak antar inti (interatomik) dalam molekul dan kristal.

Kerapatan elektron dari atom yang terisolasi berkurang dengan cepat dengan bertambahnya jarak ke inti, sehingga jari-jari atom dapat didefinisikan sebagai jari-jari bola di mana bagian utama (misalnya, 99%) dari kerapatan elektron berada pekat. Namun, untuk memperkirakan jarak antar nuklir, ternyata lebih mudah untuk menafsirkan jari-jari atom dengan cara yang berbeda. Hal ini menyebabkan berbagai definisi dan sistem jari-jari atom.

Jari-jari kovalen atom X didefinisikan sebagai setengah panjang ikatan kimia X-X sederhana. Jadi, untuk halogen, jari-jari kovalen dihitung dari jarak antar inti kesetimbangan dalam molekul X 2, untuk belerang dan selenium - dalam molekul S 8 dan Se 8, untuk karbon - dalam kristal berlian. Pengecualian adalah atom hidrogen, yang jari-jari atom kovalennya diasumsikan 30 pm, sedangkan setengah jarak antar inti dalam molekul H2 adalah 37 pm. Untuk senyawa dengan ikatan kovalen, sebagai aturan, prinsip aditif terpenuhi (panjang ikatan XY kira-kira sama dengan jumlah jari-jari atom dari atom X dan Y), yang memungkinkan untuk memprediksi panjang ikatan dalam molekul poliatomik.

Jari-jari ion didefinisikan sebagai nilai yang jumlah pasangan ionnya (misalnya, X + dan Y -) sama dengan jarak antar inti terpendek dalam kristal ionik yang sesuai. Ada beberapa sistem jari-jari ionik; sistem berbeda dalam nilai numerik untuk ion individu, tergantung pada jari-jari mana dan ion mana yang diambil sebagai dasar untuk menghitung jari-jari ion lain. Misalnya, menurut Pauling, ini adalah jari-jari ion O 2-, diambil sama dengan 140 pm; menurut Shannon - jari-jari ion yang sama, diambil sama dengan 121 pm. Terlepas dari perbedaan ini, sistem yang berbeda untuk menghitung jarak antar inti dalam kristal ionik menghasilkan hasil yang kurang lebih sama.

Jari-jari logam didefinisikan sebagai setengah jarak terpendek antara atom dalam kisi kristal logam. Untuk struktur logam yang berbeda dalam jenis pengepakan, jari-jari ini berbeda. Kedekatan nilai jari-jari atom berbagai logam sering menjadi indikasi kemungkinan pembentukan larutan padat oleh logam-logam ini. Aditivitas jari-jari memungkinkan untuk memprediksi parameter kisi kristal senyawa intermetalik.

Jari-jari Van der Waals didefinisikan sebagai besaran yang jumlahnya sama dengan jarak yang dapat didekati oleh dua atom yang tidak berhubungan secara kimia dari molekul yang berbeda atau kelompok atom yang berbeda dari molekul yang sama. Rata-rata, jari-jari van der Waals sekitar 80 pm lebih besar dari jari-jari kovalen. Jari-jari Van der Waals digunakan untuk menafsirkan dan memprediksi stabilitas konformasi molekul dan susunan struktural molekul dalam kristal.

Lit.: Housecroft K., Constable E. Kursus kimia umum modern. M., 2002. T. 1.

RADIUS ATOM EFEKTIF - lihat. jari-jari atom.

Kamus geologi: dalam 2 volume. - M.: Nedra. Diedit oleh K. N. Paffengolts et al.. 1978 .

Lihat apa "RADIUS ATOM EFEKTIF" di kamus lain:

    Nilai dalam yang mencirikan ukuran atom. Biasanya, konsep ini dipahami sebagai RA efektif, dihitung sebagai setengah dari jarak antar atom (internuklear) dalam senyawa homoatomik, yaitu, dalam logam dan nonlogam. Karena sendirian dan... Ensiklopedia Geologi

    Platinum- (Platinum) Logam platina, sifat kimia dan fisika platina Logam platina, sifat kimia dan fisika platina, pembuatan dan penggunaan platina Daftar Isi Daftar Isi Bagian 1. Asal usul nama platina. Bagian 2. Situasi di ... ... Ensiklopedia investor

    Karakteristik yang memungkinkan untuk memperkirakan jarak antar atom (internuklear) dalam molekul dan kristal. Jari-jari atom memiliki orde 0,1 nm. Mereka ditentukan terutama dari data analisis struktural sinar-X. * * * ATOM…… kamus ensiklopedis

    Logam- (Logam) Pengertian logam, sifat fisika dan kimia logam Pengertian logam, sifat fisika dan kimia logam, penerapan logam Daftar Isi Isi Definisi Menemukan di alam Sifat Sifat sifat ... ... Ensiklopedia investor

    94 Neptunium Plutonium → Americium Sm Pu ... Wikipedia

    Permintaan "Lithium" dialihkan ke sini; lihat juga arti lainnya. Artikel ini berisi uraian tentang unsur kimia. Untuk penggunaan medis, lihat Sediaan litium. 3 Helium Litium ... Wikipedia

    55 Xenon Cesium → Barium ... Wikipedia

    Penyelidikan struktur dalam VA didasarkan pada studi tentang distribusi sudut intensitas hamburan radiasi sinar-X (termasuk sinkrotron), fluks elektron atau neutron, dan radiasi Mössbauer g yang dipelajari dalam VA. jawab membedakan… Ensiklopedia Kimia

Jari-jari efektif atom atau ion dipahami sebagai jari-jari bola aksinya, dan atom (ion) dianggap sebagai bola yang tidak dapat dimampatkan. Menggunakan model planet atom, itu direpresentasikan sebagai nukleus di mana elektron berputar dalam orbit. Urutan unsur-unsur dalam sistem periodik Mendeleev sesuai dengan urutan pengisian kulit elektron. Jari-jari efektif ion tergantung pada penempatan kulit elektron, tetapi tidak sama dengan jari-jari orbit luar. Untuk menentukan jari-jari efektif, atom (ion) dalam struktur kristal direpresentasikan sebagai bola kaku yang berkontak, sehingga jarak antara pusatnya sama dengan jumlah jari-jarinya. Jari-jari atom dan ionik ditentukan secara eksperimental dari pengukuran sinar-X jarak antar atom dan dihitung secara teoritis berdasarkan konsep mekanika kuantum.

Ukuran jari-jari ion mengikuti hukum berikut:

1. Dalam satu baris vertikal sistem periodik, jari-jari ion dengan muatan yang sama meningkat dengan meningkatnya nomor atom, karena jumlah kulit elektron meningkat, dan karenanya ukuran atom.

2. Untuk unsur yang sama, jari-jari ionik bertambah dengan bertambahnya muatan negatif dan berkurang dengan bertambahnya muatan positif. Jari-jari anion lebih besar dari jari-jari kation, karena anion kelebihan elektron, sedangkan kation kekurangan. Misalnya, untuk Fe, Fe 2+, Fe 3+, jari-jari efektif berturut-turut adalah 0,126, 0,080 dan 0,067 nm, untuk Si 4-, Si, Si 4+, jari-jari efektifnya adalah 0,198, 0,118 dan 0,040 nm.

3. Ukuran atom dan ion mengikuti periodisitas sistem Mendeleev; pengecualian adalah elemen dari No. 57 (lanthanum) ke No. 71 (lutetium), di mana jari-jari atom tidak bertambah, tetapi berkurang secara seragam (yang disebut kontraksi lantanida), dan elemen dari No. 89 (actinium) dan seterusnya ( yang disebut kontraksi aktinoid).

Jari-jari atom suatu unsur kimia bergantung pada bilangan koordinasi. Peningkatan bilangan koordinasi selalu disertai dengan peningkatan jarak antar atom. Dalam hal ini, perbedaan relatif antara nilai jari-jari atom yang sesuai dengan dua bilangan koordinasi yang berbeda tidak bergantung pada jenis ikatan kimia (asalkan jenis ikatan dalam struktur dengan bilangan koordinasi yang dibandingkan adalah sama). Perubahan jari-jari atom dengan perubahan bilangan koordinasi secara signifikan mempengaruhi besarnya perubahan volumetrik selama transformasi polimorfik. Misalnya, ketika besi didinginkan, transformasinya dari modifikasi kubik berpusat-muka ke modifikasi kubik berpusat-tubuh yang terjadi pada 906 ° C harus disertai dengan peningkatan volume sebesar 9%, pada kenyataannya, peningkatan volume adalah 0,8 %. Ini disebabkan oleh fakta bahwa karena perubahan bilangan koordinasi dari 12 menjadi 8, jari-jari atom besi berkurang 3%. Artinya, perubahan jari-jari atom selama transformasi polimorfik sebagian besar mengkompensasi perubahan volumetrik yang harus terjadi jika jari-jari atom tidak berubah dalam kasus ini. Jari-jari atom unsur hanya dapat dibandingkan dengan bilangan koordinasi yang sama.

Jari-jari atom (ionik) juga bergantung pada jenis ikatan kimia.

Dalam kristal dengan ikatan logam, jari-jari atom didefinisikan sebagai setengah jarak antar atom antara atom terdekat. Dalam kasus larutan padat, jari-jari atom logam bervariasi dalam cara yang kompleks.

Di bawah jari-jari kovalen unsur-unsur dengan ikatan kovalen dipahami setengah dari jarak interatomik antara atom-atom terdekat yang dihubungkan oleh ikatan kovalen tunggal. Ciri jari-jari kovalen adalah keteguhannya dalam struktur kovalen yang berbeda dengan bilangan koordinasi yang sama. Jadi, jarak ikatan C-C tunggal pada intan dan hidrokarbon jenuh adalah sama dan sama dengan 0,154 nm.

Jari-jari ion dalam zat dengan ikatan ion tidak dapat didefinisikan sebagai setengah jumlah jarak antara ion terdekat. Sebagai aturan, ukuran kation dan anion sangat berbeda. Selain itu, simetri ion berbeda dari bola. Ada beberapa pendekatan untuk memperkirakan nilai jari-jari ionik. Berdasarkan pendekatan ini, jari-jari ionik unsur-unsur diperkirakan, dan kemudian jari-jari ionik unsur-unsur lain ditentukan dari jarak interatomik yang ditentukan secara eksperimental.

Jari-jari Van der Waals menentukan ukuran efektif atom gas mulia. Selain itu, jari-jari atom van der Waals dianggap setengah dari jarak antar inti antara atom identik terdekat yang tidak terikat secara kimia, mis. milik molekul yang berbeda (misalnya, dalam kristal molekul).

Saat menggunakan nilai jari-jari atom (ionik) dalam perhitungan dan konstruksi, nilainya harus diambil dari tabel yang dibuat menurut satu sistem.

Karakteristik penting dari atom adalah ukurannya, yaitu jari-jari atom. Ukuran atom individu tidak ditentukan, karena batas luarnya kabur karena adanya kemungkinan elektron di berbagai titik dalam ruang sirkumnuklear. Karena itu, tergantung pada jenis ikatan antara atom, logam, kovalen, van der Waals, ionik, dan jari-jari atom lainnya dibedakan.

Jari-jari "Logam" (saya) ditemukan dengan membagi setengah jarak interatomik terpendek dalam struktur kristal zat sederhana dengan bilangan koordinasi 12. Pada nilai lain c.h. koreksi yang diperlukan diperhitungkan.

Nilai jari-jari kovalen (r cov) dihitung sebagai setengah panjang ikatan homoatomik. Jika tidak mungkin untuk menentukan panjang ikatan homoatomik tunggal, nilai r cov atom unsur A diperoleh dengan mengurangkan jari-jari kovalen atom unsur B dari panjang ikatan heteroatomik A-B. Jari-jari kovalen tergantung terutama pada ukuran kulit elektron dalam.

Jari-jari atom yang tidak terikat valensi - jari-jari van der Waals (r w) menentukan ukuran efektif atom karena gaya tolak menolak tingkat energi yang terisi.

Nilai energi elektron ditentukan oleh aturan Slater. memungkinkan untuk memperkirakan nilai relatif - ukuran atom yang tampak - r cmp (jari-jari empiris).

Panjang ikatan diberikan dalam angstrom (1 = 0,1 nm = 100 pm).

Elemen r saya r cov rw r cmp
H 0.46 0.37 1.20 0.25
Dia 1.22 0.32 1.40 -
Li 1.55 1.34 1.82 1.45
Menjadi 1.13 0.90 - 1.05
B 0.91 0.82 - 0.85
C 0.77 0.77 1.70 0.70
n 0.71 0.75 1.55 0.65
HAI - 0.73 1.52 0.60
F - 0.71 1.47 0.50
tidak 1.60 0.69 1.54 -
tidak 1.89 1.54 2.27 1.80
mg 1.60 1.30 1.73 1.50
Al 1.43 1.18 - 1.25
Si 1.34 1.11 2.10 1.10
P 1.30 1.06 1.80 1.00
S - 1.02 1.80 1.00
Cl - 0.9 1.75 1.00
Ar 1.92 0.97 1.88 -
K 2.36 1.96 2.75 2.20
Ca 1.97 1.74 - 1.80
sc 1.64 1.44 - 1.60
Ti 1.46 1.36 - 1.40
V 1.34 1.25 - 1.35
Cr 1.27 1.27 - 1.40
M N 1.30 1.39 - 1.40
Fe 1.26 1.25 - 1.40
bersama 1.25 1.26 - 1.35
Ni 1.24 1.21 1.63 1.35
Cu 1.28 1.38 1.40 1.35
Zn 1.39 1.31 1.39 1.35
ga 1.39 1.26 1.87 1.30
Ge 1.39 1.22 - 1.25
Sebagai 1.48 1.19 1.85 1.15
Se 1.60 1.16 1.90 1.15
br - 1.14 1.85 1.15
kr 1.98 1.10 2.02 -
Rb 2.48 2.11 - 2.35
Sri 2.15 1.92 - 2.00
kamu 1.81 1.62 - 1.80
Zr 1.60 1.48 - 1.55
Nb 1.45 1.37 - 1.45
mo 1.39 1.45 - 1.45
Tc 1.36 1.56 - 1.35
Ru 1.34 1.26 - 1.30
Rh 1.34 1.35 - 1.35
Pd 1.37 1.31 1.63 1.40
Ag 1.44 1.53 1.72 1.60
CD 1.56 1.48 1.58 1.55
Di dalam 1.66 1.44 1.93 1.55
sn 1.58 1.41 2.17 1.45
Te 1.70 1.35 2.06 1.40
saya - 1.33 1.98 1.40
Xe 2.18 1.30 2.16 -
Cs 2.68 2.25 - 2.60
ba 2.21 1.98 - 2.15
La 1.87 1.69 - 1.95
Ce 1.83 - - 1.85
Pr 1.82 - - 1.85
Nd 1.82 - - 1.85
PM - - - 1.85
sm 1.81 - - 1.85
Eu 2.02 - - 1.80
Tuhan 1.79 - - 1.80
Tb 1.77 - - 1.75
hari 1.77 - - 1.75
Ho 1.76 - - 1.75
er 1.75 - - 1.75
Tm 1.74 - - 1.75
Yb 1.93 - - 1.75
Lu 1.74 1.60 - 1.75
HF 1.59 1.50 - 1.55
Ta 1.46 1.38 - 1.45
W 1.40 1.46 - 1.35
Ulang 1.37 1.59 - 1.35
Os 1.35 1.28 - 1.30
Ir 1.35 1.37 - 1.35
PT 1.38 1.28 1.75 1.35
au 1.44 1.44 1.66 1.35
HG 1.60 1.49 1.55 1.50
Tl 1.71 1.48 1.96 1.90
Pb 1.75 1.47 2.02 1.80
Dua 1.82 1.46 - 1.60
po - - - 1.90
Pada - - - -
Rn - 1.45 - -
Fr 2.80 - - -
Ra 2.35 - - 2.15
AC 2.03 - - 1.95
Th 180 - - 1.80
Pa 1.62 - - 1.80
kamu 1.53 - 1.86 1.75
tidak 1.50 - - 1.75
pu 1.62 - - 1.75
Saya - - - 1.75

Kecenderungan umum jari-jari atom adalah sebagai berikut. Dalam kelompok, jari-jari atom meningkat, karena dengan peningkatan jumlah tingkat energi, ukuran orbital atom dengan nilai bilangan kuantum utama meningkat. Untuk unsur-d, di mana atom-atomnya terisi orbital tingkat energi sebelumnya, kecenderungan ini tidak memiliki karakter yang berbeda selama transisi dari unsur-unsur periode kelima ke unsur-unsur periode keenam.

Dalam periode kecil, jari-jari atom umumnya berkurang, karena peningkatan muatan inti selama transisi ke setiap elemen berikutnya menyebabkan tarikan elektron eksternal dengan gaya yang meningkat; jumlah tingkat energi pada saat yang sama tetap konstan.

Perubahan jari-jari atom dalam periode untuk elemen d lebih kompleks.

Nilai jari-jari atom sangat erat kaitannya dengan karakteristik penting atom seperti energi ionisasi. Sebuah atom dapat kehilangan satu atau lebih elektron, berubah menjadi ion bermuatan positif - kation. Kemampuan ini diukur dengan energi ionisasi.

Daftar literatur yang digunakan

  1. Popkov V.A., Puzakov S. A. Kimia umum: buku teks. - M.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 hal.: ISBN 978-5-9704-1570-2. [dari. 27-28]
  2. Volkov, A.I., Zharsky, I.M. Buku referensi kimia besar / A.I. Volkov, I.M. Zharsky. - Minsk: Sekolah modern, 2005. - 608 dengan ISBN 985-6751-04-7.
Memuat...Memuat...