Dolžina vezi in učinkoviti polmeri atomov in ionov. Atomski polmer: kaj je to in kako določiti v povezavi z atomskim polmerom

Razdelitev kemične vezi na vrste je pogojna.

Za kovinsko vez so zaradi privlačnosti elektronov in kovinskih ionov značilni nekateri znaki kovalentne vezi, če upoštevamo prekrivanje atomskih orbital atomov. Pri tvorbi vodikove vezi poleg elektrostatične interakcije igra pomembno vlogo donorsko-akceptorska narava interakcije.

Prav tako je nemogoče potegniti ostro mejo med ionsko in kovalentno polarno vezjo. Nemogoče je pripisati kakršno koli vez kovina-nekovina ionskemu tipu. Običajno je upoštevati ionsko vez med atomi, katerih razlika v elektronegativnosti je večja ali enaka 2 (po Paulingovi lestvici). Na primer, v natrijevem oksidu je vez Na 2 O (3,44 - 0,93 = 2,51) ionska vez, v magnezijevem bromidu MgBr pa kovalentna polarna vez (2,96 - 1,31 = 1,65).

V resničnih snoveh vse vrste kemičnih vezi ne najdemo v čisti obliki. Za večino spojin je vrsta vezi vmesna. To je mogoče, saj je narava kemične vezi enaka - to je elektrostatična interakcija elektronov in jeder znotraj in med atomi, ki so blizu na razdalji, ko pride do učinkovitega prekrivanja elektronskih lupin.

Zato je možen neprekinjen prehod med vsemi omejevalnimi primeri: ionsko, kovalentno, kovinsko in preostalo vezjo. Vizualno lahko prehod predstavimo kot tetraeder, na ogliščih katerega so skrajni predstavniki, ob robovih so prehodi med dvema vrstama, na ploskvah in znotraj volumna tetraedra pa so zapletene mešane vrste vezi.

Učinkoviti polmeri atomov in ionov

Spodaj učinkoviti polmeri atomov in ionov razumeti polmere krogel atomov ali ionov, to je najmanjše razdalje, na katerih se središča krogel atomov ali ionov lahko približajo površini sosednjih atomov.

Za določitev efektivnega polmera atoma ali iona je kristalna struktura predstavljena kot sosednje kroglice, med katerimi je razdalja enaka vsoti njihovih polmerov. Glede na vrsto kemične vezi med strukturnimi enotami kristala obstajajo: kovinski polmeri, ionski radiji, kovalentni polmeri in van der Waalsovi radiji.

kovinski radiji
Definirano kot polovica razdalje med sosednjimi atomi, dobljena kot rezultat rentgenske difrakcijske analize:

Ionski radiji
Za izračun polmerov ionov se predpostavlja, da se bodo z dovolj veliko razliko v velikostih kationov in anionov veliki anioni dotikali drug drugega, manjši kationi pa se bodo nahajali v prazninah med anioni, nato pa polmer aniona bo:

polmer kationa je: .

kovalentni polmeri
Kovalentni polmeri so opredeljeni kot polovica medatomske razdalje (dolžine vezi): .

Poleg tega se pri izračunu kovalentnega polmera upošteva sposobnost nekaterih elementov, da tvorijo več vezi, ki zmanjšujejo razdaljo med atomi in vrsto hibridizacije osrednjega atoma.

Van der Waalsovi polmeri so izračunani za atome, ki so med seboj povezani samo z medmolekularnimi silami. Izračunano kot polovica razdalje med središči atomov: .

Ker so metode za izračun atomskih in ionskih polmerov različne, obstaja veliko število tabel polmerov.

Ionski kristali

Kombinacija kationov in anionov v kristal se izvede zaradi Coulombove privlačnosti električnih nabojev. V molekuli naboji delujejo s silo. vrednost R je razdalja med dvema ionoma. Če je ta razdalja neskončno daleč, potem je sila nič. Na končni razdalji je sila interakcije dveh nasprotno nabitih ionov negativna, kar ustreza privlačnosti, ioni se nagibajo k minimalni dovoljeni razdalji, ki ustreza stabilnemu vezanemu stanju. Sila interakcije dveh enako nabitih ionov je pozitivna, kar ustreza odboju. Ioni se nagibajo k razprševanju in ne tvorijo stabilne povezave na nobeni razdalji. Tako mora biti energija tvorbe kristalov negativna. Ta pogoj se uresniči med tvorbo ionskega kristala.

V ionskih kristalih ni molekul, zato ni meja med strukturnimi enotami. Ione lahko predstavljamo kot nabite krogle, katerih silna polja so enakomerno razporejena v vse smeri v prostoru. Zato lahko vsak ion pritegne k sebi ione nasprotnega predznaka v kateri koli smeri, torej ionsko vez nima smeri.

Interakcija dveh ionov nasprotnega predznaka ne more voditi do popolne medsebojne kompenzacije njunih silnih polj. Zaradi tega ohranjajo sposobnost, da pritegnejo ione nasprotnega predznaka v druge smeri. Zato je ionska vez ni nasičen.

Kationi se nagibajo k temu, da se obkrožijo s čim več anioni, tako da je Coulombov odboj ionov istega predznaka drug od drugega kompenzirano z medsebojno kulonovo privlačnostjo kationov in anionov. Zato so za strukture z ionsko vrsto kemične vezi značilna visoka koordinacijska števila in najgostejša sferična pakiranja. Simetrija ionskih kristalov je običajno visoka.

Za kristalne snovi z ionsko vrsto kemične vezi so značilne dielektrične lastnosti, krhkost, povprečne vrednosti trdote in gostote, nizka toplotna in električna prevodnost.

atomski ioni; imajo pomen polmerov krogel, ki predstavljajo te atome ali ione v molekulah ali kristalih. Atomski radiji omogočajo približevanje medjedrnih (medatomskih) razdalj v molekulah in kristalih.

Elektronska gostota izoliranega atoma se hitro zmanjšuje, ko se razdalja do jedra povečuje, tako da bi lahko polmer atoma opredelili kot polmer krogle, v kateri je glavni del (na primer 99 %) elektronske gostote koncentriran. Vendar se je za oceno medjedrskih razdalj izkazalo, da je bolj priročno razlagati atomske polmere na drugačen način. To je privedlo do različnih definicij in sistemov atomskih polmerov.

Kovalentni polmer atoma X je opredeljen kot polovica dolžine preproste kemične vezi X-X. Torej, za halogene se kovalentni polmeri izračunajo iz ravnotežne medjedrne razdalje v molekuli X 2, za žveplo in selen - v molekulah S 8 in Se 8, za ogljik - v kristalu diamanta. Izjema je atom vodika, za katerega se predpostavlja, da je kovalentni atomski polmer 30 pm, medtem ko je polovica medjedrne razdalje v molekuli H 2 37 pm. Za spojine s kovalentno vezjo je praviloma izpolnjeno načelo aditivnosti (dolžina vezi X–Y je približno enaka vsoti atomskih polmerov atomov X in Y), kar omogoča napovedovanje dolžine vezi. v poliatomskih molekulah.

Ionski polmeri so opredeljeni kot vrednosti, katerih vsota za par ionov (na primer X + in Y -) je enaka najkrajši medjedrni razdalji v ustreznih ionskih kristalih. Obstaja več sistemov ionskih polmerov; sistemi se razlikujejo po številčnih vrednostih za posamezne ione, odvisno od tega, kateri polmer in kateri ion je vzet kot osnova za izračun polmerov drugih ionov. Na primer, po Paulingu je to polmer O 2- iona, ki je enak 140 pm; po Shannon - polmer istega iona, vzet enak 121 pm. Kljub tem razlikam različni sistemi za izračun medjedrnih razdalj v ionskih kristalih vodijo do približno enakih rezultatov.

Kovinski polmeri so opredeljeni kot polovica najkrajše razdalje med atomi v kristalni mreži kovine. Za kovinske konstrukcije, ki se razlikujejo po vrsti embalaže, so ti polmeri različni. Bližina vrednosti atomskih polmerov različnih kovin pogosto služi kot pokazatelj možnosti tvorbe trdnih raztopin s temi kovinami. Aditivnost polmerov omogoča napovedovanje parametrov kristalnih rešetk intermetalnih spojin.

Van der Waalsovi radiji so definirani kot količine, katerih vsota je enaka razdalji, na katero se lahko približata dva kemično nepovezana atoma različnih molekul ali različnih skupin atomov iste molekule. V povprečju so van der Waalsovi radiji približno 80 pm večji od kovalentnih polmerov. Van der Waalsovi radiji se uporabljajo za interpretacijo in napovedovanje stabilnosti molekularnih konformacij in strukturnega urejanja molekul v kristalih.

Lit .: Housecroft K., Constable E. Sodobni tečaj splošne kemije. M., 2002. T. 1.

UČINKOVIT ATOMSKI RADIUS - glej. atomski polmer.

Geološki slovar: v 2 zvezkih. - M.: Nedra. Uredili K. N. Paffengolts et al.. 1978 .

Poglejte, kaj je "EFEKTIVNI ATOMSKI RADIUS" v drugih slovarjih:

Vrednost v Å, ki označuje velikost atomov. Običajno je bil ta koncept razumljen kot učinkovit RA, izračunan kot polovica medatomske (medjedrne) razdalje v homoatomskih spojinah, to je v kovinah in nekovinah. Ker sam in ... Geološka enciklopedija

Platina- (Platina) Kovina platine, kemijske in fizikalne lastnosti platine Kovina platine, kemijske in fizikalne lastnosti platine, proizvodnja in uporaba platine Vsebina Vsebina Razdelek 1. Izvor imena platina. Oddelek 2. Stanje v ... ... Enciklopedija investitorja

Značilnosti, ki omogočajo približno oceno medatomskih (medjedrskih) razdalj v molekulah in kristalih. Atomski polmeri so reda 0,1 nm. Določajo se predvsem iz podatkov rentgenske strukturne analize. * * * ATOMSKI … … enciklopedični slovar

kovinski- (Kovina) Definicija kovine, fizikalne in kemijske lastnosti kovin Definicija kovine, fizikalne in kemijske lastnosti kovin, uporaba kovin Vsebina Vsebina Definicija Najdba v naravi Lastnosti Karakteristične lastnosti ... ... Enciklopedija investitorja

94 Neptunij ← Plutonij → Americicij Sm Pu ... Wikipedia

Zahteva za "litij" se preusmeri sem; glej tudi druge pomene. Ta članek govori o kemičnem elementu. Za medicinsko uporabo glejte Pripravki litija. 3 Helij ← Litij ... Wikipedia

55 Xenon ← Cezij → Barij ... Wikipedia

Raziskave strukture v VA temeljijo na preučevanju kotne porazdelitve intenzivnosti sipanja rentgenskega sevanja (vključno s sinhrotronskim), pretoka elektronov ali nevtronov in Mössbauerjevega g sevanja, ki se preučuje v VA. oz. razlikovati … Kemijska enciklopedija

Učinkoviti polmer atoma ali iona se razume kot polmer njegovega delovanja, atom (ion) pa se šteje za nestisljivo kroglo. Z uporabo planetarnega modela atoma je predstavljen kot jedro, okoli katerega se elektroni vrtijo po orbitah. Zaporedje elementov v periodičnem sistemu Mendelejeva ustreza zaporedju polnjenja elektronskih lupin. Efektivni polmer iona je odvisen od zasedenosti elektronskih lupin, vendar ni enak polmeru zunanje orbite. Za določitev efektivnega polmera so atomi (ioni) v kristalni strukturi predstavljeni kot kontaktne toge kroglice, tako da je razdalja med njihovimi središči enaka vsoti polmerov. Atomski in ionski polmer smo eksperimentalno določili iz rentgenskih meritev medatomskih razdalj in jih teoretično izračunali na podlagi kvantno mehanskih konceptov.

Velikosti ionskih polmerov so v skladu z naslednjimi zakoni:

1. V eni navpični vrstici periodnega sistema se polmeri ionov z enakim nabojem povečujejo z naraščanjem atomskega števila, saj se povečuje število elektronskih lupin in s tem tudi velikost atoma.

2. Pri istem elementu se ionski polmer povečuje z naraščajočim negativnim nabojem in zmanjšuje z naraščanjem pozitivnega naboja. Polmer aniona je večji od polmera kationa, saj ima anion presežek elektronov, medtem ko ima kation pomanjkanje. Na primer, za Fe, Fe 2+, Fe 3+ je efektivni polmer 0,126, 0,080 in 0,067 nm, za Si 4-, Si, Si 4+ je efektivni polmer 0,198, 0,118 in 0,040 nm.

3. Velikosti atomov in ionov sledijo periodičnosti Mendelejevega sistema; izjema so elementi od št. 57 (lantan) do št. 71 (lutecij), kjer se atomski polmeri ne povečujejo, ampak enakomerno zmanjšujejo (t. i. lantanidna kontrakcija), in elementi iz št. 89 (aktinij) in naprej ( tako imenovana aktinoidna kontrakcija).

Atomski polmer kemičnega elementa je odvisen od koordinacijskega števila. Povečanje koordinacijskega števila vedno spremlja povečanje medatomskih razdalj. V tem primeru relativna razlika med vrednostmi atomskih polmerov, ki ustrezajo dvema različnima koordinacijskima številkama, ni odvisna od vrste kemične vezi (pod pogojem, da je vrsta vezi v strukturah s primerjanimi koordinacijskimi številkami enaka). Sprememba atomskih polmerov s spremembo koordinacijskega števila pomembno vpliva na velikost volumetričnih sprememb med polimorfnimi transformacijami. Na primer, ko se železo ohladi, bi moralo njegovo preoblikovanje iz kubične modifikacije, osredotočene na obraz, v kubično modifikacijo, osredotočeno na telo, ki se pojavi pri 906 ° C, spremljati povečanje prostornine za 9%, dejansko je povečanje prostornine 0,8 %. To je posledica dejstva, da se zaradi spremembe koordinacijskega števila z 12 na 8 atomski polmer železa zmanjša za 3%. To pomeni, da sprememba atomskih polmerov med polimorfnimi transformacijami v veliki meri kompenzira volumetrične spremembe, ki bi se morale zgoditi, če se atomski polmer v tem primeru ne bi spremenil. Atomske polmere elementov je mogoče primerjati le z istim koordinacijskim številom.

Atomski (ionski) polmeri so odvisni tudi od vrste kemične vezi.

V kristalih s kovinsko vezjo je atomski polmer opredeljen kot polovica medatomske razdalje med najbližjimi atomi. V primeru trdnih raztopin se kovinski atomski radiji spreminjajo na kompleksen način.

Pod kovalentnimi polmeri elementov s kovalentno vezjo razumemo polovico medatomske razdalje med najbližjimi atomi, povezanimi z eno samo kovalentno vezjo. Značilnost kovalentnih polmerov je njihova konstantnost v različnih kovalentnih strukturah z enakimi koordinacijskimi številkami. Torej so razdalje v enojnih C-C vezi v diamantu in nasičenih ogljikovodikih enake in enake 0,154 nm.

Ionskih polmerov v snoveh z ionsko vezjo ni mogoče opredeliti kot polovico vsote razdalj med najbližjimi ioni. Praviloma se velikosti kationov in anionov močno razlikujejo. Poleg tega se simetrija ionov razlikuje od sferične. Obstaja več pristopov za ocenjevanje vrednosti ionskih polmerov. Na podlagi teh pristopov se ocenijo ionski polmeri elementov, nato pa se iz eksperimentalno določenih medatomskih razdalj določijo ionski polmeri ostalih elementov.

Van der Waalsovi radiji določajo efektivne velikosti atomov žlahtnega plina. Poleg tega se za van der Waalsove atomske polmere šteje polovica medjedrne razdalje med najbližjimi enakimi atomi, ki niso kemično vezani, t.j. ki pripadajo različnim molekulam (na primer v molekularnih kristalih).

Pri uporabi vrednosti atomskih (ionskih) polmerov v izračunih in konstrukcijah je treba njihove vrednosti vzeti iz tabel, zgrajenih po enem sistemu.

Pomembna značilnost atoma je njegova velikost, to je atomski polmer. Velikost posameznega atoma ni določena, saj je njegova zunanja meja zamegljena zaradi verjetnosti prisotnosti elektronov na različnih točkah okrogjedrskega prostora. Zaradi tega se glede na vrsto vezi med atomi razlikujejo kovinski, kovalentni, van der Waalsovi, ionski in drugi atomski polmeri.

"Kovinski" radiji (z mano) najdemo z delitvijo na polovico najkrajših medatomskih razdalj v kristalnih strukturah preprostih snovi s koordinacijskim številom 12. Pri drugih vrednostih c.h. potreben popravek se upošteva.

Vrednote kovalentni polmeri (r cov) izračunano kot polovica dolžine homoatomske vezi. Če dolžine ene homoatomske vezi ni mogoče določiti, dobimo vrednost r cov atoma elementa A tako, da od dolžine heteroatomske vezi A-B odštejemo kovalentni polmer atoma elementa B. Kovalentni polmeri so odvisni predvsem od velikosti notranje elektronske lupine.

Polmeri valenčno nevezanih atomov - van der Waalsov polmer (r w) določiti efektivne velikosti atomov zaradi odbojnih sil napolnjenih energijskih nivojev.

Vrednosti energije elektronov so določene s Slaterjevimi pravili. omogočila oceno relativne vrednosti - navidezne velikosti atoma - r cmp (empirični polmer).

Dolžina vezi je podana v angstromih (1 Å = 0,1 nm = 100 pm).

Element	r jaz	r cov	rw	r cmp
H	0.46	0.37	1.20	0.25
on	1.22	0.32	1.40	-
Li	1.55	1.34	1.82	1.45
Bodi	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
pribl	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
Kot	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
Opomba	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
V	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
jaz	-	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
popoldan	-	-	-	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
Pri	-	-	-	-
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

Splošni trend atomskih polmerov je naslednji. V skupinah se atomski polmeri povečajo, saj se s povečanjem števila energijskih ravni povečujejo velikosti atomskih orbital z veliko vrednostjo glavnega kvantnega števila. Za d-elemente, v katerih atomih so zapolnjene orbitale prejšnjega energijskega nivoja, ta težnja nima izrazitega značaja pri prehodu iz elementov pete dobe v elemente šestega obdobja.

V majhnih obdobjih se polmeri atomov na splošno zmanjšujejo, saj povečanje naboja jedra med prehodom na vsak naslednji element povzroči privlačnost zunanjih elektronov z naraščajočo silo; število energijskih nivojev hkrati ostaja konstantno.

Sprememba atomskega polmera v obdobjih za d-elemente je bolj zapletena.

Vrednost atomskega polmera je precej tesno povezana s tako pomembno lastnostjo atoma, kot je energija ionizacije. Atom lahko izgubi enega ali več elektronov in se spremeni v pozitivno nabit ion - kation. Ta sposobnost je kvantificirana z ionizacijsko energijo.

Seznam uporabljene literature

1. Popkov V.A., Puzakov S. A. Splošna kemija: učbenik. - M.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 str.: ISBN 978-5-9704-1570-2. [z. 27-28]
2. Volkov, A.I., Zharsky, I.M. Velika kemijska referenca / A.I. Volkov, I.M. Zharsky. - Minsk: Sodobna šola, 2005. - 608 z ISBN 985-6751-04-7.