Атомните и йонните радиуси са основите на материалознанието. Размер на йони

Проблемът за йонните радиуси е един от централните в теоретичната химия, както и самите термини "йонен радиус" И " кристален радиус“, характеризиращи съответните размери, са следствие от модела на йонно-ковалентната структура. Проблемът за радиусите се развива предимно в рамките на структурната химия (кристална химия).

Тази концепция намери експериментално потвърждение след откриването на рентгеновата дифракция от M. Laue (1912). Описанието на дифракционния ефект практически съвпада с началото на развитието на йонния модел в трудовете на Р. Косел и М. Борн. Впоследствие е открита дифракцията на електрони, неутрони и други елементарни частици, която послужи като основа за разработването на редица съвременни методи за структурен анализ (рентгенова, неутронна, електронна дифракция и др.). Концепцията за радиусите изигра решаваща роля в развитието на концепцията за енергията на решетката, теорията за най-близкото опаковане и допринесе за появата на правилата на Магнус-Голдшмид, правилата за изоморфизъм на Голдшмид-Ферсман и др.

Още в началото на 1920г. бяха приети две аксиоми: преходността на йони от една структура в друга и постоянството на техните размери. Изглеждаше съвсем логично да се вземат половината от най-късите междуядрени разстояния в металите като радиуси (Bragg, 1920). Малко по-късно (Хъгинс, Слейтър) е открита връзка между атомни радиусии разстояния до максимумите на електронната плътност на валентните електрони на съответните атоми.

проблем йонни радиуси (г да) е малко по-сложно. В йонни и ковалентни кристали, според рентгеновия дифракционен анализ, се наблюдава следното: (1) леко изместване на плътността на припокриване към по-електроотрицателен атом, както и (2) минимална електронна плътност на линията на връзка ( електронните обвивки на йони на близки разстояния трябва да се отблъскват взаимно). Този минимум може да се приеме, че е площта на контакт между отделните йони, от която могат да бъдат измерени радиусите. Въпреки това, от структурни данни за междуядрените разстояния е невъзможно да се намери начин за определяне на приноса на отделните йони и съответно начин за изчисляване на йонните радиуси. За да направите това, трябва да посочите поне радиуса на един йон или съотношението на йонните радиуси. Следователно още през 20-те години на ХХ в. бяха предложени редица критерии за такова определяне (Ланде, Полинг, Голдшмид и др.) и бяха създадени различни системи от йонни и атомни радиуси (Аренс, Голдшмид, Бокий, Захариазен, Полинг) (в местни източници проблемът е описан в детайл от В. И. Лебедев, В. С. Урусов и Б. К. Вайнщайн).

Понастоящем системата от йонни радиуси Shannon и Pruitt се счита за най-надеждна, в която йонният радиус F“(r f0W F" = 1,19 A) и O 2_ (r f0W O 2- = 1,26 A) се приема като първоначален един (в монографиите на B. K. Vainshtein те се наричат ​​физически. Таблица 3.1) Тази система осигурява точност при изчисляване на междуядрените разстояния в повечето йонни съединения (флуориди и кислородни соли) от порядъка на 0,01 A и позволява разумни оценки на радиусите на йони, за които няма структурни данни.Така въз основа на данните на Shannon - Pruitt през 1988 г. е извършено изчисляването на радиусите, неизвестни по това време за йони д- преходни метали във високи степени на окисление, в съответствие с последващите експериментални данни.

Таблица 3.1

Някои йонни радиуси r (според Шанън и Прюит) на преходни елементи (CN 6)

0,7 5 лв

Край на масата. 3.1

							0,75 лири

ти CC 4 ; b CC 2; LS-състояние на ниско въртене; Х.С.- състояние на високо въртене.

Важно свойство на йонните радиуси е, че те се различават с приблизително 20%, когато CN се промени с две единици. Приблизително същата промяна настъпва, когато степента им на окисление се промени с две единици. Спин кросоувър

Примери за периодични промени на собствеността

Тъй като квантовата механика забранява точното определяне на координатите на частиците, понятията „атомен радиус“ и „йонен радиус“ са относителни. Атомните радиуси се делят на радиуси на метални атоми, ковалентни радиуси на неметални атоми и радиуси на атоми на благороден газ. Те се определят като половината от разстоянието между слоевете атоми в кристалите на съответните прости вещества (фиг. 2.1) чрез рентгенови или неутронни дифракционни методи.

Ориз. 2.1. Към определението на понятието "атомен радиус"

Като цяло радиусът на атома зависи не само от естеството на атомите, но и от естеството на химическата връзка между тях, състоянието на агрегация, температурата и редица други фактори. Това обстоятелство още веднъж показва относителността на понятието „атомен радиус“. Атомите не са несвиваеми, неподвижни топки, те винаги участват във въртеливо и вибрационно движение. В табл Таблици 2.1 и 2.2 показват радиусите на някои метални атоми и ковалентните радиуси на неметалните атоми.

Таблица 2.1

Атомни радиуси на някои метали

Метал	r a , pm	Метал	r a , pm
Ли		Rb
Бъда		старши
Na		Y
Mg		Zr
Ал		Nb
К		мо
ок		Tc
Sc		Ru
Ти		Rh
V		Pd
Кр		Ag
Му		Cd
Fe		в
Co		Cs
Ni		Ба
Cu		Ла
Zn		Hf

Таблица 2.2

Ковалентни радиуси на неметални атоми

Радиусите на атомите на благородния газ са значително по-големи от радиусите на неметалните атоми на съответните периоди (Таблица 2.2), тъй като в кристалите на благороден газ междуатомното взаимодействие е много слабо.

Газ He Ne Ar Kr Xe

r a , rm 122 160 191 201 220

Скалата на йонните радиуси, разбира се, не може да се основава на същите принципи като скалата на атомните радиуси. Освен това, строго погледнато, нито една характеристика на отделен йон не може да бъде обективно определена. Следователно има няколко скали на йонни радиуси, всички те са относителни, тоест изградени въз основа на определени предположения. Съвременната скала на йонните радиуси се основава на предположението, че границата между йоните е точката на минимална електронна плътност на линията, свързваща центровете на йоните. В табл Таблица 2.3 показва радиусите на някои йони.

Таблица 2.3

Радиуси на някои йони

И той	r i pm	И той	r i, pm
Li+		Mn 2+
Бъдете 2+		Mn 4+
B 3+		Mn 7+
С 4+		Fe 2+
N 5+		Fe 3+
O2–		Co2+
F –		Ко 3+
Na+		Ni 2+
Mg 2+		Cu+
Ал 3+		Cu 2+
Si 4+		Br –
P5+		Mo 6+
S 2–		Tc 7+
Cl –		Ag+
Cl 5+		аз –
Cl 7+		Ce 3+
Cr 6+		Nd 3+
		Лу 3+

Периодичният закон води до следните модели в промените в атомните и йонните радиуси.

1) В периоди отляво надясно, като цяло, радиусът на атома намалява, макар и неравномерно, след което в края рязко се увеличава за атома на благородния газ.

2) В подгрупите, отгоре надолу, радиусът на атома се увеличава: по-значително в главните подгрупи и по-малко значимо във второстепенните. Тези модели са лесни за обяснение от позицията на електронната структура на атома. В период, по време на прехода от предишния елемент към следващия, електроните отиват в същия слой и дори в една и съща обвивка. Нарастващият заряд на ядрото води до по-силно привличане на електрони към ядрото, което не се компенсира от взаимното отблъскване на електроните. В подгрупите увеличаването на броя на електронните слоеве и екранирането на привличането на външни електрони към ядрото от дълбоки слоеве води до увеличаване на радиуса на атома.

3) Радиусът на катиона е по-малък от радиуса на атома и намалява с увеличаване на заряда на катиона, например:

4) Радиусът на аниона е по-голям от радиуса на атома, например:

5) В периоди радиусите на йони на d-елементи със същия заряд постепенно намаляват, това е така наречената d-компресия, например:

6) Подобно явление се наблюдава при йони на f-елементи - по време на периоди радиусите на йони на f-елементи със същия заряд плавно намаляват, това е така наречената f-компресия, например:

7) Радиусите на йони от същия тип (с подобна електронна „корона“) постепенно се увеличават в подгрупи, например:

8) Ако различните йони имат еднакъв брой електрони (те се наричат ​​изоелектронни), тогава размерът на такива йони естествено ще се определя от заряда на йонното ядро. Най-малкият йон ще бъде този с най-висок ядрен заряд. Например Cl –, S 2–, K +, Ca 2+ йони имат същия брой електрони (18), това са изоелектронни йони. Най-малкият от тях ще бъде калциевият йон, тъй като има най-голям ядрен заряд (+20), а най-големият ще бъде S 2– йонът, който има най-малък ядрен заряд (+16). По този начин се очертава следният модел: радиусът на изоелектронните йони намалява с увеличаване на заряда на йони.

Относителна сила на киселини и основи (диаграма на Косел)

Всички кислородни киселини и основи съдържат в молекулите си фрагмента E n+ – O 2– – H +. Добре известно е, че дисоциацията на съединение според киселинния или основния тип е свързана със степента на окисление (по-точно с валентността) на атома на елемента. Да приемем, че връзката в този фрагмент е чисто йонна. Това е доста грубо приближение, тъй като с увеличаването на валентността на атома полярността на неговите връзки значително отслабва (вижте глава 3).

В този твърд фрагмент, изрязан от молекула на кислородна киселина или основа, мястото на разцепване на връзката и дисоциация, съответно, с освобождаване на протон или хидроксилен анион, ще се определя от величината на взаимодействието между E n + и O 2– йони. Колкото по-силно е това взаимодействие и то ще се увеличи с увеличаване на заряда на йона (степен на окисление) и намаляване на неговия радиус, толкова по-вероятно е разкъсването на връзката O–H и дисоциацията от киселинен тип. По този начин, силата на кислородните киселини ще се увеличи с увеличаване на степента на окисление на атома на елемента и намаляване на радиуса на неговия йон .

Обърнете внимание, че тук и по-долу по-силният от двата е електролитът, който при същата моларна концентрация в разтвора има по-висока степен на дисоциация. Подчертаваме, че в схемата на Косел се анализират два фактора - степента на окисление (заряда на йона) и радиуса на йона.

Например, необходимо е да се установи коя от двете киселини е по-силна - селеновата H 2 SeO 4 или селеновата H 2 SeO 3 . В H 2 SeO 4 степента на окисление на селеновия атом (+6) е по-висока, отколкото в селеновата киселина (+4). В същото време радиусът на йона Se 6+ е по-малък от радиуса на йона Se 4+. В резултат на това и двата фактора показват, че селеновата киселина е по-силна от селеновата киселина.

Друг пример е манганова киселина (HMnO 4) и рениева киселина (HReO 4). Степените на окисление на Mn и Re атомите в тези съединения са еднакви (+7), така че трябва да се сравнят радиусите на Mn 7+ и Re 7+ йони. Тъй като радиусите на йони от същия тип в подгрупата се увеличават, заключаваме, че радиусът на йона Mn 7+ е по-малък, което означава, че мангановата киселина е по-силна.

Ситуацията с основанията ще бъде обратната. Силата на основите се увеличава с намаляване на степента на окисление на атома на елемента и увеличаване на радиуса на неговия йон . Следователно, ако един и същ елемент образува различни основи, например EON и E(OH) 3, тогава вторият от тях ще бъде по-слаб от първия, тъй като степента на окисление в първия случай е по-ниска и радиусът на E + е по-голям от радиуса на йона E 3+. В подгрупите силата на подобни бази ще се увеличи. Например най-силната основа на хидроксидите на алкални метали е FrOH, а най-слабата е LiOH. Нека още веднъж подчертаем, че говорим за сравняване на степените на дисоциация на съответните електролити и не засягаме въпроса за абсолютната сила на електролита.

Ние използваме същия подход, когато разглеждаме относителната сила на безкислородните киселини. Заменяме фрагмента E n– – H +, присъстващ в молекулите на тези съединения, с йонна връзка:

Силата на взаимодействие между тези йони, разбира се, се определя от заряда на йона (степента на окисление на атома на елемента) и неговия радиус. Като имаме предвид закона на Кулон, получаваме това силата на безкислородните киселини се увеличава с намаляване на степента на окисление на атома на елемента и увеличаване на радиуса на неговия йон .

Силата на безкислородните киселини в разтвор ще се увеличи в подгрупата, например халогеноводородни киселини, тъй като при същата степен на окисление на атома на елемента, радиусът на неговия йон се увеличава.

Една от най-важните характеристики на химичните елементи, участващи в образуването на химическа връзка, е размерът на атома (йона): с увеличаването му силата на междуатомните връзки намалява. Размерът на атом (йон) обикновено се определя от стойността на неговия радиус или диаметър. Тъй като атомът (йонът) няма ясни граници, понятието „атомен (йонен) радиус“ предполага, че 90–98% от електронната плътност на атом (йон) се съдържа в сфера с този радиус. Познаването на стойностите на атомните (йонни) радиуси позволява да се оценят междуядрените разстояния в кристалите (т.е. структурата на тези кристали), тъй като за много проблеми най-късите разстояния между ядрата на атомите (йони) могат да се считат за сумата на техните атомни (йонни) радиуси, въпреки че такава адитивност е приблизителна и не е изпълнена във всички случаи.

Под атомен радиусхимичен елемент (за йонния радиус, вижте по-долу), участващ в образуването на химична връзка, в общия случай беше договорено да се разбира половината от равновесното междуядрено разстояние между най-близките атоми в кристалната решетка на елемента. Тази концепция, която е много проста, ако разглеждаме атомите (йоните) под формата на твърди топки, всъщност се оказва сложна и често двусмислена. Атомният (йонен) радиус на химичния елемент не е постоянна величина, а варира в зависимост от редица фактори, най-важните от които са вида на химичната връзка

и координационен номер.

Ако един и същи атом (йон) в различни кристали образува различни видове химични връзки, то той ще има няколко радиуса – ковалентен в кристал с ковалентна връзка; йонен в кристал с йонна връзка; метален в метал; ван дер Ваалс в молекулен кристал. Влиянието на вида на химичната връзка може да се види в следния пример. В диаманта и четирите химични връзки са ковалентни и се образуват sp 3-хибриди, така че и четирите съседи на даден атом са на едно и също

на същото разстояние от него ( д= 1,54 A˚) и ковалентният радиус на въглерода в диаманта ще бъде

е равно на 0,77 A˚. В кристал на арсен разстоянието между атомите, свързани с ковалентни връзки ( д 1 = 2,52 A˚), значително по-малко, отколкото между атоми, свързани от ван дер Ваалсови сили ( д 2 = 3,12 A˚), така че As ще има ковалентен радиус от 1,26 A˚ и радиус на Ван дер Ваалс от 1,56 A˚.

Атомният (йонен) радиус също се променя много рязко при промяна на координационното число (това може да се наблюдава при полиморфни трансформации на елементи). Колкото по-ниско е координационното число, толкова по-малка е степента на запълване на пространството с атоми (йони) и толкова по-малки са междуядрените разстояния. Увеличаването на координационното число винаги е придружено от увеличаване на междуядрените разстояния.

От горното следва, че атомните (йонни) радиуси на различни елементи, участващи в образуването на химична връзка, могат да се сравняват само когато те образуват кристали, в които се реализира същия тип химична връзка и тези елементи имат еднакви координационни числа в образуваните кристали .

Нека разгледаме по-подробно основните характеристики на атомните и йонните радиуси.

Под ковалентни радиуси на елементитеОбичайно е да се разбира половината от равновесното междуядрено разстояние между най-близките атоми, свързани с ковалентна връзка.

Характеристика на ковалентните радиуси е тяхното постоянство в различни „ковалентни структури“ с едно и също координационно число Зй. В допълнение, ковалентните радиуси, като правило, са адитивно свързани помежду си, т.е. разстоянието A-B е равно на половината от сумата на разстоянията A-A и B-B в присъствието на ковалентни връзки и същите координационни числа и в трите структури.

Има нормални, тетраедрични, октаедрични, квадратни и линейни ковалентни радиуси.

Нормалният ковалентен радиус на атома съответства на случая, когато атомът образува толкова ковалентни връзки, колкото съответства на мястото му в периодичната таблица: за въглерод - 2, за азот - 3 и т.н. В този случай различни стойности на нормалните радиуси се получават в зависимост от множеството (реда) връзки (единична връзка, двойна, тройна). Ако се образува връзка, когато хибридни електронни облаци се припокриват, тогава те говорят за тетраедрични

(З k = 4, sp 3-хибридни орбитали), октаедрични ( З k = 6, д 2sp 3-хибридни орбитали), квадратични ( З k = 4, dsp 2-хибридни орбитали), линейни ( З k = 2, sp-хибридни орбитали) ковалентни радиуси.

Полезно е да знаете следното за ковалентните радиуси (стойностите на ковалентните радиуси за редица елементи са дадени в).

1. Ковалентните радиуси, за разлика от йонните радиуси, не могат да се интерпретират като радиусите на атомите със сферична форма. Ковалентните радиуси се използват само за изчисляване на междуядрените разстояния между атомите, обединени от ковалентни връзки, и не казват нищо за разстоянията между атоми от същия тип, които не са ковалентно свързани.

2. Големината на ковалентния радиус се определя от множествеността на ковалентната връзка. Тройната връзка е по-къса от двойната връзка, която от своя страна е по-къса от единичната връзка, така че ковалентният радиус на тройната връзка е по-малък от ковалентния радиус на двойната връзка, който е по-малък

единичен. Трябва да се има предвид, че редът на кратността на връзката не трябва да бъде цяло число. Тя може да бъде и дробна, ако връзката е от резонансен характер (молекула на бензен, съединение Mg2 Sn, виж по-долу). В този случай ковалентният радиус има междинна стойност между стойностите, съответстващи на цели порядки на множество връзки.

3. Ако връзката е със смесен ковалентно-йонен характер, но с висока степен на ковалентен компонент на връзката, тогава може да се въведе понятието ковалентен радиус, но влиянието на йонния компонент на връзката върху неговата стойност не може бъдете пренебрегнати. В някои случаи това влияние може да доведе до значително намаляване на ковалентния радиус, понякога до 0,1 A˚. За съжаление опитите да се предскаже мащабът на този ефект са различни

случаи все още не са успешни.

4. Големината на ковалентния радиус зависи от вида на хибридните орбитали, които участват в образуването на ковалентна връзка.

Йонни радиуси, естествено, не може да се определи като половината от сумата на разстоянията между ядрата на най-близките йони, тъй като по правило размерите на катионите и анионите се различават рязко. В допълнение, симетрията на йоните може да се различава леко от сферичната. Въпреки това, за истински йонни кристали под йонен радиусОбичайно е да се разбира радиусът на топката, с който се апроксимира йонът.

Йонните радиуси се използват за приближаване на междуядрените разстояния в йонните кристали. Смята се, че разстоянията между най-близките катион и анион са равни на сумата от техните йонни радиуси. Типичната грешка при определяне на междуядрените разстояния чрез йонни радиуси в такива кристали е ≈0,01 A˚.

Има няколко системи от йонни радиуси, които се различават по стойностите на йонните радиуси на отделните йони, но водят до приблизително еднакви междуядрени разстояния. Първата работа по определяне на йонните радиуси е извършена от В. М. Голдшмит през 20-те години на 20 век. В него авторът използва, от една страна, междуядрените разстояния в йонните кристали, измерени чрез рентгеноструктурен анализ, а от друга страна, стойностите на йонните радиуси F− и O2−, определени

чрез рефрактометричен метод. Повечето други системи също разчитат на междуядрени разстояния в кристали, определени чрез дифракционни методи и на някои „референтни“ стойности на йонния радиус на конкретен йон. В най-широко известната система

Полинг тази референтна стойност е йонният радиус на пероксидния йон O2−, равен на

1,40 A˚ Тази стойност за O2− е в добро съответствие с теоретичните изчисления. В системата на G. B. Bokiy и N. V. Belov, която се счита за една от най-надеждните, йонният радиус на O2− се приема равен на 1,36 A˚.

През 70-80-те години бяха направени опити за директно определяне на радиусите на йони чрез измерване на електронната плътност с помощта на методи за рентгенов структурен анализ, при условие че минималната електронна плътност на линията, свързваща ядрата, се приема като йонна граница. Оказа се, че този директен метод води до надценени стойности на йонните радиуси на катионите и до подценени стойности на йонните радиуси на анионите. Освен това се оказа, че стойностите на йонните радиуси, определени директно, не могат да бъдат прехвърлени от едно съединение към друго и отклоненията от адитивността са твърде големи. Следователно такива йонни радиуси не се използват за прогнозиране на междуядрени разстояния.

Полезно е да знаете следното за йонните радиуси (в таблиците по-долу са дадени стойностите на йонните радиуси по Бокий и Белов).

1. Йонният радиус за йони на един и същ елемент варира в зависимост от неговия заряд, а за един и същ йон зависи от координационното число. В зависимост от координационното число се разграничават тетраедрични и октаедрични йонни радиуси.

2. В рамките на един вертикален ред, по-точно в рамките на една група, периодични

системи, радиусите на йони с еднакъв заряд се увеличават с увеличаване на атомния номер на елемента, тъй като броят на обвивките, заети от електрони, се увеличава, а оттам и размерът на йона.

Радиус, A˚

3. За положително заредени йони на атоми от същия период, йонните радиуси намаляват бързо с увеличаване на заряда. Бързото намаляване се обяснява с действието в една посока на два основни фактора: силното привличане на "техните" електрони от катиона, чийто заряд нараства с увеличаване на атомния номер; увеличаване на силата на взаимодействие между катиона и околните аниони с увеличаване на заряда на катиона.

Радиус, A˚

4. За отрицателно заредени йони на атоми от същия период, йонните радиуси се увеличават с увеличаване на отрицателния заряд. Двата фактора, обсъдени в предишния параграф, действат в противоположни посоки в този случай и първият фактор преобладава (увеличаването на отрицателния заряд на аниона е придружено от увеличаване на неговия йонен радиус), следователно увеличаването на йонните радиуси с увеличаване отрицателният заряд възниква значително по-бавно от намаляването в предишния случай.

Радиус, A˚

5. За същия елемент, тоест със същата начална електронна конфигурация, радиусът на катиона е по-малък от този на аниона. Това се дължи на намаляване на привличането на външни „допълнителни“ електрони към анионното ядро ​​и увеличаване на екраниращия ефект поради вътрешни електрони (катионът има липса на електрони, а анионът има излишък).

Радиус, A˚

6. Размерите на йони с еднакъв заряд следват периодичността на периодичната таблица. Йонният радиус обаче не е пропорционален на ядрения заряд З, което се дължи на силното привличане на електрони от ядрото. Освен това изключение от периодичната зависимост са лантанидите и актинидите, в чиито серии радиусите на атомите и йоните с еднакъв заряд не нарастват, а намаляват с увеличаване на атомния номер (т.нар. лантанидна компресия и актинидна компресия).11

11Лантанидната компресия и актинидната компресия се дължат на факта, че в лантанидите и актинидите електроните, добавени с увеличаване на атомния номер, се запълват вътрешен dИ f-обвивки с главно квантово число, по-малко от главното квантово число на даден период. Освен това, според квантовомеханичните изчисления в ди особено в fсъстояния, че електронът е много по-близо до ядрото, отколкото в сИ стрсъстояния на даден период с голямо квантово число, следователно дИ f-електроните са разположени във вътрешните области на атома, въпреки че запълването на тези състояния с електрони (говорим за електронни нива в енергийното пространство) става по различен начин.

Метални радиусисе считат за равни на половината от най-късото разстояние между ядрата на атомите в кристализиращата структура на металния елемент. Те зависят от координационното число. Ако вземем металния радиус на всеки елемент при З k = 12 на единица, след това с З k = 8, 6 и 4 метални радиуса на същия елемент ще бъдат съответно равни на 0,98; 0,96; 0,88. Металните радиуси имат свойството на адитивност. Познаването на техните стойности прави възможно приблизително прогнозиране на параметрите на кристалните решетки на интерметалните съединения.

Следните характеристики са характерни за атомните радиуси на металите (данните за стойностите на атомните радиуси на металите могат да бъдат намерени в).

1. Металните атомни радиуси на преходните метали обикновено са по-малки от металните атомни радиуси на непреходните метали, което отразява по-голямата здравина на връзката в преходните метали. Тази особеност се дължи на факта, че металите от преходната група и най-близките до тях метали в периодичната таблица имат електроника д-обвивки и електрони в д-държавите могат да участват в образуването на химични връзки. Укрепването на връзката може да се дължи отчасти на появата на ковалентен компонент на връзката и отчасти на ван дер Ваалсовото взаимодействие на йонните ядра. В кристалите от желязо и волфрам, например, електроните в д-състоянията имат значителен принос в енергията на свързване.

2. В рамките на една вертикална група, докато се движим отгоре надолу, атомните радиуси на металите се увеличават, което се дължи на последователно увеличаване на броя на електроните (увеличава се броят на черупките, заети от електрони).

3. В рамките на един период, по-точно, започвайки от алкалния метал до средата на групата на преходните метали, атомните метални радиуси намаляват отляво надясно. В същата последователност се увеличава електрическият заряд на атомното ядро ​​и се увеличава броят на електроните във валентната обвивка. Тъй като броят на свързващите електрони на атом се увеличава, металната връзка става по-силна и в същото време, поради увеличаването на заряда на ядрото, привличането на основните (вътрешни) електрони от ядрото се увеличава, следователно стойността на металния атомен радиус намалява.

4. Преходните метали от групи VII и VIII от същия период, до първо приближение, имат почти еднакви метални радиуси. Очевидно, когато става дума за елементи с 5 или повече д-електрони, увеличаването на заряда на ядрото и свързаните с това ефекти на привличане на сърцевинни електрони, водещи до намаляване на радиуса на атомния метал, се компенсират от ефектите, причинени от нарастващия брой електрони в атома (йона), които не участват в образуването на метална връзка и водят до увеличаване на радиуса на метала (увеличава броя на състоянията, заети от електрони).

5. Увеличаване на радиусите (виж точка 2) за преходните елементи, което се получава при прехода от четвъртия към петия период, не се наблюдава за преходните елементи при

преход от петия към шестия период; металните атомни радиуси на съответните (сравнението е вертикално) елементи в тези последни два периода са почти еднакви. Очевидно това се дължи на факта, че елементите, разположени между тях, имат относително дълбоко залягане f-обвивка, така че увеличаването на ядрения заряд и свързаните с него атрактивни ефекти са по-значими от ефектите, свързани с нарастващ брой електрони (компресия на лантаниди).

Елемент от 4 период

Радиус, A˚

Елемент от период 5

Радиус, A˚

Елемент от 6 период

Радиус, A˚

6. Обикновено металните радиуси са много по-големи от йонните радиуси, но не се различават толкова значително от ковалентните радиуси на същите елементи, въпреки че всички без изключение са по-големи от ковалентните радиуси. Голямата разлика в стойностите на металните атомни и йонни радиуси на едни и същи елементи се обяснява с факта, че връзката, която дължи произхода си на почти свободни проводими електрони, не е силна (оттук и наблюдаваните относително големи междуатомни разстояния в металната решетка). Значително по-малката разлика в стойностите на металните и ковалентните радиуси на едни и същи елементи може да се обясни, ако разгледаме металната връзка като някаква специална "резонансна" ковалентна връзка.

Под радиус на Ван дер ВаалсОбичайно е да се разбира половината от равновесното междуядрено разстояние между най-близките атоми, свързани с ван дер Ваалсова връзка. Радиусите на Ван дер Ваалс определят ефективните размери на атомите на благородния газ. Освен това, както следва от дефиницията, атомният радиус на Ван дер Ваалс може да се счита за половината от междуядреното разстояние между най-близките едноименни атоми, свързани с връзка на Ван дер Ваалс и принадлежащи към различни молекули (например в молекулярни кристали ). Когато атомите се доближават един до друг на разстояние, по-малко от сбора на техните ван дер Ваалсови радиуси, възниква силно междуатомно отблъскване. Следователно атомните радиуси на Ван дер Ваалс характеризират минимално допустимите контакти на атоми, принадлежащи към различни молекули. Данни за стойностите на атомните радиуси на Ван дер Ваалс за някои атоми могат да бъдат намерени в).

Познаването на атомните радиуси на Ван дер Ваалс позволява да се определи формата на молекулите и тяхното опаковане в молекулярни кристали. Радиусите на Ван дер Ваалс са много по-големи от всички радиуси, изброени по-горе за същите елементи, което се обяснява със слабостта на силите на Ван дер Ваалс.

конвенционални характеристики на йони, използвани за приближаване на междуядрените разстояния в йонни кристали (вижте йонни радиуси). Стойностите на I. r. са естествено свързани с позицията на елементите в периодичната таблица на Менделеев. И.р. се използват широко в кристалохимията (виж Кристалохимия), което позволява да се идентифицират закономерностите в структурата на кристалите на различни съединения, в геохимията (виж Геохимия) при изучаване на феномена на йонно заместване в геохимични процеси и др.

Предложени са няколко системи от стойности на I. r. Тези системи обикновено се основават на следното наблюдение: разликата между междуядрените разстояния A - X и B - X в йонни кристали със състав AX и BX, където A и B са метал, X е неметал, практически не се променя, когато X се заменя с друг неметал, подобен на него (например при замяна на хлор с бром), ако координационните числа на подобни йони в сравняваните соли са еднакви. От това следва, че И. р. имат свойството на адитивност, т.е. че експериментално определени междуядрени разстояния могат да се разглеждат като сума от съответните „радиуси“ на йоните. Разделянето на тази сума на членове винаги се основава на повече или по-малко произволни допускания. Системите за напояване, предложени от различни автори, се различават главно в използването на различни първоначални допускания.

Таблиците показват окислителни числа, съответстващи на различни стойности на окислителното число (виж Валентност). При стойности, различни от +1, окислителното число не съответства на реалната степен на йонизация на атомите и I. r. придобиват още по-конвенционално значение, тъй като връзката може да бъде до голяма степен ковалентна по природа. Стойностите на I. r. (в Å) за някои елементи (според N.V. Belov и G.B. Bokiy): F - 1.33, Cl - 1.81, Br - 1.96, I - 2.20, O 2- 1.36, Li + 0.68, Na - 0.98, K + 1,33, Rb + 1,49, Cs + 1,65, Be 2+ 0,34, Mg 2+ 0,74, Ca 2+ 1,04, Sr 2+ 1,20, Ba 2+ 1,38, Sc 3+ 0,83, Y 3+ 0,97, La 3+ 1,04.

В. Л. Киреев.

• - супрамолекулни системи от мембрани на жива клетка и нейните органели, имащи липопротеинова природа и осигуряващи селективност. преминавайки през различни йони през мембраната. Naib, каналите за Na+, K+, Ca2+ йони са често срещани...
• - молекулярни структури, вградени в биол. мембрани и осъществяване на преноса на йони към висши електрохим. потенциал...

  Биологичен енциклопедичен речник

• - характеристики на атомите, позволяващи приблизителна оценка на междуатомните разстояния в молекулите и кристалите...

  Физическа енциклопедия

• - ефективни характеристики на атомите, позволяващи приблизително да се оцени междуатомното разстояние в молекулите и кристалите...

  Химическа енциклопедия

• - кристален ин-ва, при което адхезията между частиците се дължи преди всичко. йонни връзки...

  Химическа енциклопедия

• - състоят се от два противоположно заредени йона, държани заедно електростатично. сили, дисперсия, йон-дипол или някои други взаимодействия...

  Химическа енциклопедия

• - вижте Атомни радиуси...

  Химическа енциклопедия

• - вижте Атомни радиуси...

  Химическа енциклопедия

• - йонните устройства са същите като газоразрядните...

  Енциклопедия на техниката

• - система от атомни размери, предложена от Лебедев през 1966 г.

  Геоложка енциклопедия

• - същото като газоразрядните устройства...

  Голям енциклопедичен политехнически речник

• - характеристики на атомите, които позволяват приблизително да се оценят междуатомните разстояния във веществата...
• - кристали, в които кохезията на частиците се дължи предимно на йонни химични връзки. I. до. може да се състои както от едноатомни, така и от многоатомни йони...

  Велика съветска енциклопедия

• - условни характеристики на йони, използвани за приблизително междуядрени разстояния в йонни кристали...

  Велика съветска енциклопедия

• - характеристики, които позволяват приблизително да се оценят междуатомните разстояния в молекулите и кристалите. Определя се главно от данни от рентгеноструктурен анализ...
• - характеристики на разстоянията между ядрата на катиони и аниони в йонни кристали...

  Голям енциклопедичен речник

"Йонни радиуси" в книгите

Литиево-йонни батерии

От книгата Бивш градски жител на село. Най-добрите рецепти за селски живот автор Кашкаров Андрей

Литиево-йонни батерии Литиево-йонните (Li-Ion) батерии показват добра производителност при ниски температури. Повечето производители определят този тип батерии до -20 °C, а при ниско натоварване батериите могат да доставят до 70% от капацитета си при

P3.4. Как да съхранявате литиево-йонни батерии за лаптоп. Няколко препоръки

От книгата Модерен апартамент водопроводчик, строител и електротехник автор Кашкаров Андрей Петрович

P3.4. Как да съхранявате литиево-йонни батерии за лаптоп. Няколко препоръки: Батериите трябва да се съхраняват в заредено състояние при температури от +15 °C до +35 °C при нормална влажност на въздуха; С течение на времето батерията леко се саморазрежда, дори ако се съхранява отделно от

Атомни радиуси

От книгата Велика съветска енциклопедия (АТ) на автора TSB

Йонни кристали

TSB

Йонни устройства

От книгата Велика съветска енциклопедия (ИО) на автора TSB

Йонни радиуси

От книгата Велика съветска енциклопедия (ИО) на автора TSB

2.4.1. Литиево-йонни батерии

От книгата на автора

2.4.1. Литиево-йонни батерии Литиево-йонните батерии набират все повече позиции на пазара на мобилни комуникации. Това се дължи на техните предимства като: висока плътност на електрическата енергия (два пъти по-голяма от тази на NiCd батерия със същия размер и следователно половината от

Йонни и лазерни инсталации

От книгата Правила за електрически инсталации във въпроси и отговори [Наръчник за изучаване и подготовка за проверка на знанията] автор Красник Валентин Викторович

Йонни и лазерни инсталации Въпрос. Как трябва да се конфигурират и поставят йонни и лазерни инсталации? Отговор. Трябва да се конфигурират и включените в тях модули да се поставят, като се вземат предвид мерките за осигуряване на устойчивост на шум на управляващите и измервателните вериги на тези

Литиево-йонни (Li-Ion) батерии

От книгата Захранвания и зарядни устройства на автора

Литиево-йонни (Li-Ion) батерии Литият е най-лекият метал, но в същото време има и силно отрицателен електрохимичен потенциал. Поради това литият се характеризира с най-високата теоретична специфична електрическа енергия. Вторични източници