Saites garums un atomu un jonu efektīvie rādiusi. Atomu rādiuss: kas tas ir un kā noteikt Saistībā ar atoma rādiusu

Ķīmiskās saites iedalījums tipos ir nosacīts.

Metāla saitei elektronu un metālu jonu pievilkšanās dēļ ir raksturīgas dažas kovalentās saites pazīmes, ja ņem vērā atomu atomu orbitāļu pārklāšanos. Ūdeņraža saites veidošanā, papildus elektrostatiskajai mijiedarbībai, svarīga loma ir mijiedarbības donora-akceptora raksturam.

Tāpat nav iespējams novilkt asu robežu starp jonu un kovalentajām polārajām saitēm. Nav iespējams attiecināt uz jonu tipu nekādu metālu-nemetālu saiti. Ir ierasts uzskatīt jonu saiti starp atomiem, kuru elektronegativitātes starpība ir lielāka vai vienāda ar 2 (pēc Polinga skalas). Piemēram, nātrija oksīdā Na 2 O saite (3,44 - 0,93 = 2,51) ir jonu saite, bet magnija bromīdā MgBr tā ir kovalentā polārā saite (2,96 - 1,31 = 1,65).

Reālās vielās visa veida ķīmiskās saites nav atrodamas tīrā veidā. Lielākajai daļai savienojumu saites veids ir starpprodukts. Tas ir iespējams, jo ķīmiskās saites būtība ir vienāda - tā ir elektronu un kodolu elektrostatiskā mijiedarbība tuvumā un starp atomiem, kas atrodas attālumā, kad notiek efektīva elektronu apvalku pārklāšanās.

Tāpēc ir iespējama nepārtraukta pāreja starp visiem ierobežojošiem gadījumiem: jonu, kovalento, metālisko un atlikušo saiti. Vizuāli pāreju var attēlot kā tetraedru, kura virsotnēs ir ekstrēmi pārstāvji, gar malām ir pārejas starp diviem veidiem, bet uz tetraedra virsmām un tilpuma iekšpusē ir sarežģīti jaukti saišu veidi.

Atomu un jonu efektīvie rādiusi

Zem efektīvie atomu un jonu rādiusi saprast atomu vai jonu sfēru rādiusus, tas ir, minimālos attālumus, kuros atomu vai jonu sfēru centri var tuvoties blakus esošo atomu virsmai.

Lai noteiktu atoma vai jona efektīvo rādiusu, kristāla struktūru attēlo kā blakus esošās bumbiņas, kuru attālums ir vienāds ar to rādiusu summu. Atkarībā no ķīmiskās saites veida starp kristāla struktūrvienībām izšķir: metāla rādiusi, jonu rādiusi, kovalentie rādiusi un van der Vālsa rādiusi.

metāla rādiusi
Definēts kā puse attāluma starp blakus esošajiem atomiem, kas iegūts rentgenstaru difrakcijas analīzes rezultātā:

Jonu rādiusi
Lai aprēķinātu jonu rādiusus, mēs balstāmies uz pieņēmumu, ka ar pietiekami lielu katjonu un anjonu izmēru atšķirību, lieli anjoni saskarsies viens ar otru, un mazāki katjoni atradīsies tukšumos starp anjoniem, tad rādiuss anjons būs vienāds ar:

katjona rādiuss ir: .

kovalentie rādiusi
Kovalentais rādiuss ir definēts kā puse no starpatomu attāluma (saites garums): .

Turklāt, aprēķinot kovalento rādiusu, tiek ņemta vērā dažu elementu spēja veidot vairākas saites, kas samazina attālumu starp atomiem un centrālā atoma hibridizācijas veidu.

Van der Vālsa rādiusus aprēķina atomiem, kas ir saistīti viens ar otru tikai ar starpmolekulāriem spēkiem. Aprēķināts kā puse attāluma starp atomu centriem: .

Tā kā atomu un jonu rādiusu aprēķināšanas metodes atšķiras, ir daudz rādiusu tabulu.

Jonu kristāli

Katjonu un anjonu savienošana kristālā tiek veikta Kulona elektrisko lādiņu piesaistes dēļ. Molekulā lādiņi mijiedarbojas ar spēku. Vērtība R ir attālums starp diviem joniem. Ja šis attālums ir bezgalīgi tālu, tad spēks ir nulle. Galīgā attālumā divu pretēji lādētu jonu mijiedarbības spēks ir negatīvs, kas atbilst pievilkšanai, joni mēdz tuvoties minimālajam pieļaujamajam attālumam, kas atbilst stabilam saistītā stāvoklim. Divu vienādi lādētu jonu mijiedarbības spēks ir pozitīvs, kas atbilst atgrūšanai. Joni mēdz izkliedēties un nevienā attālumā neveido stabilu savienojumu. Tādējādi kristāla veidošanās enerģijai jābūt negatīvai. Šis nosacījums tiek realizēts jonu kristāla veidošanās laikā.

Jonu kristālos nav molekulu, tāpēc starp struktūrvienībām nav robežu. Jonus var uzskatīt par lādētām bumbiņām, kuru spēka lauki ir vienmērīgi sadalīti visos telpas virzienos. Tāpēc katrs jons var piesaistīt sev pretējās zīmes jonus jebkurā virzienā, tātad jonu saiti nav virziena.

Divu pretējās zīmes jonu mijiedarbība nevar novest pie pilnīgas savstarpējas to spēka lauku kompensācijas. Sakarā ar to tie saglabā spēju piesaistīt pretējās zīmes jonus citos virzienos. Tāpēc jonu saite nav piesātināts.

Katjoniem ir tendence ieskaut sevi ar pēc iespējas vairāk anjonu, lai vienas zīmes jonu Kulona atgrūšana vienam no otra tiktu kompensēta ar katjonu un anjonu savstarpējo Kulona pievilcību. Tāpēc struktūras ar jonu ķīmiskās saites veidu raksturo augsts koordinācijas skaits un blīvākais sfēriskais blīvējums. Jonu kristālu simetrija parasti ir augsta.

Kristāliskām vielām ar jonu ķīmisko saiti ir raksturīgas dielektriskās īpašības, trauslums, vidējās cietības un blīvuma vērtības, zema siltuma un elektriskā vadītspēja.

Atomu joni; ir to sfēru rādiusu nozīme, kas attēlo šos atomus vai jonus molekulās vai kristālos. Atomu rādiusi ļauj aptuveni noteikt starpkodolu (starpatomu) attālumus molekulās un kristālos.

Izolēta atoma elektronu blīvums strauji samazinās, palielinoties attālumam līdz kodolam, tāpēc atoma rādiusu varētu definēt kā sfēras rādiusu, kurā atrodas galvenā elektronu blīvuma daļa (piemēram, 99%). koncentrēts. Tomēr, lai novērtētu starpkodolu attālumus, izrādījās ērtāk interpretēt atomu rādiusus citā veidā. Tas noveda pie dažādām atomu rādiusu definīcijām un sistēmām.

X atoma kovalentais rādiuss ir definēts kā puse no vienkāršas X-X ķīmiskās saites garuma. Tātad halogēniem kovalentos rādiusus aprēķina no līdzsvara starpkodolu attāluma X 2 molekulā, sēram un selēnam - S 8 un Se 8 molekulās, ogleklim - dimanta kristālā. Izņēmums ir ūdeņraža atoms, kuram pieņemts, ka kovalentais atoma rādiuss ir 30 pm, savukārt puse no starpkodolu attāluma H 2 molekulā ir 37 pm. Savienojumiem ar kovalento saiti parasti tiek ievērots aditivitātes princips (X-Y saites garums ir aptuveni vienāds ar X un Y atomu atomu rādiusu summu), kas ļauj prognozēt saišu garumus. poliatomiskās molekulās.

Jonu rādiusus definē kā vērtības, kuru jonu pāra summa (piemēram, X + un Y -) ir vienāda ar īsāko starpkodolu attālumu attiecīgajos jonu kristālos. Ir vairākas jonu rādiusu sistēmas; sistēmas atšķiras ar skaitliskām vērtībām atsevišķiem joniem atkarībā no tā, kurš rādiuss un kurš jons tiek ņemts par pamatu citu jonu rādiusu aprēķināšanai. Piemēram, saskaņā ar Polinga teikto, tas ir O 2- jona rādiuss, kas vienāds ar 140 pm; saskaņā ar Šenonu - tā paša jona rādiuss, kas vienāds ar 121 pm. Neskatoties uz šīm atšķirībām, dažādas sistēmas starpkodolu attālumu aprēķināšanai jonu kristālos rada aptuveni vienādus rezultātus.

Metāla rādiusi tiek definēti kā puse no īsākā attāluma starp atomiem metāla kristāla režģī. Metāla konstrukcijām, kas atšķiras pēc iepakojuma veida, šie rādiusi ir atšķirīgi. Dažādu metālu atomu rādiusu vērtību tuvums bieži vien kalpo kā norāde uz iespēju, ka šie metāli veidos cietus šķīdumus. Rādiusu aditivitāte ļauj prognozēt intermetālisko savienojumu kristālisko režģu parametrus.

Van der Vālsa rādiusi tiek definēti kā lielumi, kuru summa ir vienāda ar attālumu, kam var tuvoties divi ķīmiski nesaistīti dažādu molekulu atomi vai dažādas vienas molekulas atomu grupas. Vidēji van der Vālsa rādiusi ir aptuveni par 80 pm lielāki nekā kovalentie rādiusi. Van der Vālsa rādiusus izmanto, lai interpretētu un prognozētu molekulāro konformāciju stabilitāti un molekulu strukturālo secību kristālos.

Lit .: Housecroft K., Constable E. Mūsdienu vispārējās ķīmijas kurss. M., 2002. T. 1.

EFEKTĪVAIS ATOMA RĀDIUSS - sk. atomu rādiuss.

Ģeoloģiskā vārdnīca: 2 sējumos. - M.: Nedra. Rediģēja K. N. Paffengolts u.c.. 1978 .

Skatiet, kas ir "EFEKTIVAIS ATOMA RĀDIUSS" citās vārdnīcās:

Vērtība Å, kas raksturo atomu izmēru. Parasti šo jēdzienu saprata kā efektīvu RA, ko aprēķina kā pusi no starpatomu (starpkodolu) attāluma homoatomiskajos savienojumos, t.i., metālos un nemetālos. Jo vienatnē un... Ģeoloģiskā enciklopēdija

Platīns- (Platīns) Platīna metāls, platīna ķīmiskās un fizikālās īpašības Metāls platīns, platīna ķīmiskās un fizikālās īpašības, platīna ražošana un izmantošana Saturs Saturs 1. sadaļa. Platīna nosaukuma izcelsme. 2. sadaļa. Situācija ... ... Investora enciklopēdija

Raksturlielumi, kas ļauj aptuveni novērtēt starpatomiskos (starpkodolu) attālumus molekulās un kristālos. Atomu rādiusi ir 0,1 nm. Tos nosaka galvenokārt no rentgenstaru struktūras analīzes datiem. * * * ATOMĀ…… enciklopēdiskā vārdnīca

Metāls- (Metāls) Metāla definīcija, metālu fizikālās un ķīmiskās īpašības Metāla definīcija, metālu fizikālās un ķīmiskās īpašības, metālu pielietojums Saturs Saturs Definīcija Atrašana dabā Īpašības Raksturīgās īpašības ... ... Investora enciklopēdija

94 Neptūnijs ← Plutonijs → Americium Sm Pu ... Wikipedia

"Lithium" pieprasījums novirza šeit; skatīt arī citas nozīmes. Šis raksts ir par ķīmisko elementu. Medicīniskai lietošanai skatīt Litija preparāti. 3 Hēlijs ← Litijs ... Wikipedia

55 Ksenons ← Cēzijs → Bārijs ... Wikipedia

Struktūras pētījumi VA balstīti uz VA pētītā rentgena starojuma (ieskaitot sinhrotronu), elektronu vai neitronu plūsmas un Mössbauer g starojuma izkliedes intensitātes leņķiskā sadalījuma izpēti. Resp. atšķirt… Ķīmiskā enciklopēdija

Ar atoma vai jona efektīvo rādiusu saprot tā darbības sfēras rādiusu, un atomu (jonu) uzskata par nesaspiežamu lodi. Izmantojot atoma planētu modeli, tas tiek attēlots kā kodols, ap kuru elektroni griežas orbītās. Mendeļejeva periodiskās sistēmas elementu secība atbilst elektronu čaulu piepildīšanas secībai. Jona efektīvais rādiuss ir atkarīgs no elektronu čaulu aizņemtības, bet tas nav vienāds ar ārējās orbītas rādiusu. Lai noteiktu efektīvo rādiusu, kristāla struktūrā esošie atomi (joni) tiek attēloti kā kontaktējošas stingras lodītes, lai attālums starp to centriem būtu vienāds ar rādiusu summu. Atomu un jonu rādiusi tika noteikti eksperimentāli no starpatomu attālumu rentgena mērījumiem un teorētiski aprēķināti, pamatojoties uz kvantu mehāniskiem jēdzieniem.

Jonu rādiusu izmēri atbilst šādiem likumiem:

1. Periodiskās sistēmas vienā vertikālā rindā jonu ar vienādu lādiņu rādiusi palielinās, palielinoties atomu skaitam, jo ​​palielinās elektronu apvalku skaits un līdz ar to arī atoma izmērs.

2. Tam pašam elementam jonu rādiuss palielinās, palielinoties negatīvajam lādiņam, un samazinās, palielinoties pozitīvajam lādiņam. Anjona rādiuss ir lielāks par katjona rādiusu, jo anjonā ir elektronu pārpalikums, savukārt katjonam ir deficīts. Piemēram, Fe, Fe 2+, Fe 3+ efektīvais rādiuss ir attiecīgi 0,126, 0,080 un 0,067 nm, Si 4-, Si, Si 4+ efektīvais rādiuss ir 0,198, 0,118 un 0,040 nm.

3. Atomu un jonu izmēri atbilst Mendeļejeva sistēmas periodiskumam; izņēmums ir elementi no Nr. 57 (lantāns) līdz Nr. 71 (lutēcijs), kur atomu rādiusi nepalielinās, bet vienmērīgi samazinās (tā sauktā lantanīda kontrakcija), un elementi no Nr. 89 (aktīnijs) un tālāk ( tā sauktā aktinoīda kontrakcija).

Ķīmiskā elementa atomu rādiuss ir atkarīgs no koordinācijas numura. Koordinācijas skaita palielināšanās vienmēr ir saistīta ar starpatomisko attālumu palielināšanos. Šajā gadījumā relatīvā atšķirība starp atomu rādiusu vērtībām, kas atbilst diviem dažādiem koordinācijas skaitļiem, nav atkarīga no ķīmiskās saites veida (ar nosacījumu, ka saites veids struktūrās ar salīdzinātajiem koordinācijas skaitļiem ir vienāds). Atomu rādiusu maiņa, mainoties koordinācijas skaitlim, būtiski ietekmē tilpuma izmaiņu lielumu polimorfo transformāciju laikā. Piemēram, kad dzelzi atdzesē, tā pārveidošanās no kubiskās modifikācijas, kas vērsta uz seju, uz ķermeni centrētu kubisko modifikāciju, kas notiek 906 ° C temperatūrā, jāpapildina ar tilpuma palielināšanos par 9%, faktiski tilpuma palielinājums ir 0,8 %. Tas ir saistīts ar faktu, ka, mainoties koordinācijas skaitlim no 12 līdz 8, dzelzs atomu rādiuss samazinās par 3%. Tas ir, atomu rādiusu izmaiņas polimorfo transformāciju laikā lielā mērā kompensē tilpuma izmaiņas, kas būtu jānotiek, ja atoma rādiuss šajā gadījumā nemainītos. Elementu atomu rādiusus var salīdzināt tikai ar to pašu koordinācijas skaitli.

Atomu (jonu) rādiusi ir atkarīgi arī no ķīmiskās saites veida.

Kristālos ar metālisku saiti atomu rādiuss ir definēts kā puse no starpatomu attāluma starp tuvākajiem atomiem. Cietu šķīdumu gadījumā metālu atomu rādiusi mainās sarežģīti.

Elementu ar kovalento saiti kovalentajiem rādiusiem saprot pusi no starpatomu attāluma starp tuvākajiem atomiem, kas savienoti ar vienu kovalento saiti. Kovalento rādiusu iezīme ir to noturība dažādās kovalentās struktūrās ar vienādiem koordinācijas skaitļiem. Tātad attālumi atsevišķās C-C saitēs dimantā un piesātinātajos ogļūdeņražos ir vienādi un vienādi ar 0,154 nm.

Jonu rādiusu vielās ar jonu saiti nevar definēt kā pusi no attālumu summas starp tuvākajiem joniem. Parasti katjonu un anjonu izmēri krasi atšķiras. Turklāt jonu simetrija atšķiras no sfēriskās. Ir vairākas pieejas, lai novērtētu jonu rādiusu vērtību. Pamatojoties uz šīm pieejām, tiek novērtēti elementu jonu rādiusi, un pēc tam no eksperimentāli noteiktajiem starpatomu attālumiem tiek noteikti citu elementu jonu rādiusi.

Van der Vālsa rādiusi nosaka cēlgāzes atomu efektīvos izmērus. Turklāt van der Vālsa atomu rādiusi tiek uzskatīti par pusi no starpkodolu attāluma starp tuvākajiem identiskiem atomiem, kas nav ķīmiski saistīti, t.i. kas pieder pie dažādām molekulām (piemēram, molekulārajos kristālos).

Aprēķinos un konstrukcijās izmantojot atomu (jonu) rādiusu vērtības, to vērtības jāņem no tabulām, kas veidotas pēc vienas sistēmas.

Svarīga atoma īpašība ir tā izmērs, t.i., atoma rādiuss. Atsevišķa atoma lielums nav noteikts, jo tā ārējā robeža ir neskaidra elektronu varbūtības dēļ dažādos kodola telpas punktos. Šī iemesla dēļ atkarībā no savienojuma veida starp atomiem tiek izdalīti metāliskie, kovalentie, van der Vālsa, jonu un citi atomu rādiusi.

"Metāla" rādiusi (r me) tiek atrasti, dalot uz pusi īsākos starpatomiskos attālumus vienkāršu vielu kristāliskajās struktūrās ar koordinācijas skaitli 12. Pie citām c.h. tiek ņemts vērā nepieciešamais labojums.

Vērtības kovalentie rādiusi (r cov) ko aprēķina kā pusi no homoatomiskās saites garuma. Ja nav iespējams noteikt vienas homoatomiskās saites garumu, elementa A atoma r cov vērtību iegūst, no heteroatomiskās saites A-B garuma atņemot elementa B atoma kovalento rādiusu. Kovalentie rādiusi galvenokārt ir atkarīgi no iekšējā elektronu apvalka izmēra.

Valences nesaistīto atomu rādiusi - van der Vālsa rādiusi (r w) noteikt atomu efektīvos izmērus piepildīto enerģijas līmeņu atgrūšanas spēku dēļ.

Elektronu enerģijas vērtības, ko nosaka Sleitera noteikumi. ļāva novērtēt relatīvo vērtību - atoma šķietamo izmēru - r cmp (empīriskais rādiuss).

Saites garums ir norādīts angstromos (1 Å = 0,1 nm = 100 pm).

Elements	r es	r cov	rw	r cmp
H	0.46	0.37	1.20	0.25
Viņš	1.22	0.32	1.40	-
Li	1.55	1.34	1.82	1.45
Esi	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
O	-	0.73	1.52	0.60
F	-	0.71	1.47	0.50
Ne	1.60	0.69	1.54	-
Na	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
Kr	1.27	1.27	-	1.40
Mn	1.30	1.39	-	1.40
Fe	1.26	1.25	-	1.40
co	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
Kā	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
Sr	2.15	1.92	-	2.00
Y	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
In	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
es	-	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
Gd	1.79	-	-	1.80
Tb	1.77	-	-	1.75
Dy	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
Re	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
Bi	1.82	1.46	-	1.60
Po	-	-	-	1.90
Plkst	-	-	-	-
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
U	1.53	-	1.86	1.75
Np	1.50	-	-	1.75
Pu	1.62	-	-	1.75
Am	-	-	-	1.75

Atomu rādiusu vispārējā tendence ir šāda. Grupās atomu rādiusi palielinās, jo, palielinoties enerģijas līmeņu skaitam, palielinās atomu orbitāļu izmēri ar lielu galvenā kvantu skaitļa vērtību. D-elementiem, kuru atomos ir aizpildītas iepriekšējā enerģijas līmeņa orbitāles, šai tendencei nav izteikta rakstura pārejā no piektā perioda elementiem uz sestā perioda elementiem.

Nelielos periodos atomu rādiusi parasti samazinās, jo kodola lādiņa palielināšanās pārejas laikā uz katru nākamo elementu izraisa ārējo elektronu piesaisti ar pieaugošu spēku; enerģijas līmeņu skaits tajā pašā laikā paliek nemainīgs.

Atomu rādiusa izmaiņas periodos d elementiem ir sarežģītākas.

Atomu rādiusa vērtība ir diezgan cieši saistīta ar tādu svarīgu atoma īpašību kā jonizācijas enerģija. Atoms var zaudēt vienu vai vairākus elektronus, pārvēršoties par pozitīvi lādētu jonu – katjonu. Šo spēju kvantitatīvi nosaka jonizācijas enerģija.

Izmantotās literatūras saraksts

1. Popkovs V.A., Puzakovs S. A. Vispārējā ķīmija: mācību grāmata. - M.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 lpp.: ISBN 978-5-9704-1570-2. [ar. 27-28]
2. Volkovs, A.I., Žarskis, I.M. Lielā ķīmijas uzziņu grāmata / A.I. Volkovs, I.M. Žarskis. - Minska: Mūsdienu skola, 2005. - 608 ar ISBN 985-6751-04-7.