Jak określić efektywny promień atomu. Promień atomowy: co to jest i jak go określić

Ważną cechą atomu jest jego rozmiar, czyli promień atomowy. Nie określa się wielkości pojedynczego atomu, gdyż jego zewnętrzna granica jest zamazana na skutek probabilistycznej obecności elektronów w różnych punktach przestrzeni okołojądrowej. Z tego powodu, w zależności od rodzaju wiązania między atomami, wyróżnia się promienie metaliczne, kowalencyjne, van der Waalsa, jonowe i inne.

Promienie „metalowe” (r ja) znalezione przez zmniejszenie o połowę najkrótszych odległości międzyatomowych w strukturach krystalicznych prostych substancji o liczbie koordynacyjnej 12. Dla innych wartości co.n. uwzględniona zostanie konieczna korekta.

Wartości promienie kowalencyjne (r cov) obliczona jako połowa długości wiązania homoatomowego. Jeżeli nie jest możliwe określenie długości pojedynczego wiązania homoatomowego, wartość r cov atomu pierwiastka A oblicza się odejmując promień kowalencyjny atomu pierwiastka B od długości wiązania heteroatomowego A-B. Promienie kowalencyjne zależą głównie od wielkości wewnętrznej powłoki elektronowej.

Promienie atomów niezwiązanych walencyjnie - promienie van der Waalsa (r w) określić efektywne rozmiary atomów ze względu na siły odpychające wypełnionych poziomów energii.

Wartości energii elektronów określone przez reguły Slatera. pozwoliło nam oszacować wartość względną - pozorną wielkość atomu - r cmp (promień empiryczny).

Długość wiązania podaje się w angstremach (1 Å = 0,1 nm = 100 pm).

Element ja rcow r w 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
Być 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
Nie 1.60 0.69 1.54 -
Nie 1.89 1.54 2.27 1.80
Mg 1.60 1.30 1.73 1.50
Glin 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
kl - 0.9 1.75 1.00
Ar 1.92 0.97 1.88 -
K 2.36 1.96 2.75 2.20
Ok 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
Współ 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
Jak 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
senior 2.15 1.92 - 2.00
Y 1.81 1.62 - 1.80
Zr 1.60 1.48 - 1.55
Uwaga 1.45 1.37 - 1.45
Pon 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
Płyta CD 1.56 1.48 1.58 1.55
W 1.66 1.44 1.93 1.55
sen 1.58 1.41 2.17 1.45
Te 1.70 1.35 2.06 1.40
I - 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
Po południu - - - 1.85
sm 1.81 - - 1.85
UE 2.02 - - 1.80
Bg 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
Odnośnie 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
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
Na - - - -
Rn - 1.45 - -
ks 2.80 - - -
Ra 2.35 - - 2.15
Ac 2.03 - - 1.95
Cz 180 - - 1.80
Rocznie 1.62 - - 1.80
U 1.53 - 1.86 1.75
Np 1.50 - - 1.75
Pu 1.62 - - 1.75
Jestem - - - 1.75

Ogólny trend zmian promieni atomowych jest następujący. W grupach zwiększają się promienie atomowe, ponieważ wraz ze wzrostem liczby poziomów energii zwiększają się rozmiary orbitali atomowych o dużej głównej liczbie kwantowej. Dla pierwiastków d, w których atomach zapełnione są orbitale poprzedniego poziomu energetycznego, tendencja ta nie ma wyraźnego charakteru podczas przejścia od elementów piątego okresu do pierwiastków szóstego okresu.

W krótkich okresach promienie atomów na ogół maleją, ponieważ wzrost ładunku jądra podczas przejścia do każdego kolejnego elementu powoduje przyciąganie zewnętrznych elektronów ze wzrastającą siłą; liczba poziomów energii w tym samym czasie pozostaje stała.

Zmiana promienia atomowego w okresach dla pierwiastków d jest bardziej złożona.

Wartość promienia atomowego jest dość ściśle związana z tak ważną cechą atomu, jak energia jonizacji. Atom może stracić jeden lub więcej elektronów, stając się dodatnio naładowanym jonem – kationem. Zdolność tę określa się ilościowo za pomocą energii jonizacji.

Wykaz używanej literatury

  1. Popkow V. A., Puzakov S. A. Chemia ogólna: podręcznik. - M.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 s.: ISBN 978-5-9704-1570-2. [Z. 27-28]
  2. Volkov, AI, Zharsky, I.M. Duży podręcznik chemiczny / A.I. Wołkow, I.M. Żarskiego. - Mińsk: Nowoczesna szkoła, 2005. - 608 z ISBN 985-6751-04-7.

Przez efektywny promień atomu lub jonu rozumie się promień jego sfery działania, a atom (jon) uważa się za nieściśliwą kulę. Używając planetarnego modelu atomu, przedstawia się go jako jądro, wokół którego krążą elektrony. Kolejność pierwiastków w układzie okresowym Mendelejewa odpowiada kolejności wypełniania powłok elektronowych. Efektywny promień jonu zależy od wypełnienia powłok elektronowych, ale nie jest równy promieniowi orbity zewnętrznej. Aby określić efektywny promień, atomy (jony) w strukturze kryształu przedstawia się jako stykające się sztywne kule, tak aby odległość między ich środkami była równa sumie promieni. Promienie atomowe i jonowe wyznaczane są eksperymentalnie na podstawie rentgenowskich pomiarów odległości międzyatomowych i obliczane teoretycznie w oparciu o koncepcje mechaniki kwantowej.

Wielkości promieni jonowych podlegają następującym prawom:

1. W jednym pionowym rzędzie układu okresowego promienie jonów o tym samym ładunku rosną wraz ze wzrostem liczby atomowej, ponieważ zwiększa się liczba powłok elektronowych, a tym samym wielkość atomu.

2. W przypadku tego samego pierwiastka promień jonowy rośnie wraz ze wzrostem ładunku ujemnego i maleje wraz ze wzrostem ładunku dodatniego. Promień anionu jest większy niż promień kationu, ponieważ anion ma nadmiar elektronów, a kation ma niedobór. Na przykład dla Fe, Fe 2+, Fe 3+ promień efektywny wynosi odpowiednio 0,126, 0,080 i 0,067 nm, dla Si 4-, Si, Si 4+ promień efektywny wynosi odpowiednio 0,198, 0,118 i 0,040 nm.

3. Wielkości atomów i jonów odpowiadają okresowości układu Mendelejewa; wyjątkami są pierwiastki od nr 57 (lantan) do nr 71 (lutet), w których promienie atomów nie rosną, ale równomiernie maleją (tzw. skurcz lantanowców) oraz pierwiastki od nr 89 (aktyn) i wzwyż (tzw. skurcz aktynowca).

Promień atomowy pierwiastka chemicznego zależy od liczby koordynacyjnej. Wzrostowi liczby koordynacyjnej zawsze towarzyszy wzrost odległości międzyatomowych. W tym przypadku względna różnica wartości promieni atomowych odpowiadających dwóm różnym liczbom koordynacyjnym nie jest zależna od rodzaju wiązania chemicznego (pod warunkiem, że rodzaj wiązania w strukturach o porównywanych liczbach koordynacyjnych jest taki sam). Zmiana promieni atomowych wraz ze zmianą liczby koordynacyjnej znacząco wpływa na wielkość zmian objętościowych podczas transformacji polimorficznych. Przykładowo podczas chłodzenia żelaza, jego przemianie z modyfikacji z siatką sześcienną skupioną na ścianie do modyfikacji z siatką sześcienną skupioną na ciele, która następuje w temperaturze 906 o C, powinno towarzyszyć zwiększenie objętości o 9%, w rzeczywistości wzrost wolumenu wynosi 0,8%. Wynika to z faktu, że w wyniku zmiany liczby koordynacyjnej z 12 na 8 promień atomowy żelaza zmniejsza się o 3%. Oznacza to, że zmiany promieni atomowych podczas transformacji polimorficznych w dużej mierze kompensują te zmiany objętościowe, które powinny wystąpić, gdyby promień atomowy się nie zmienił. Promienie atomowe pierwiastków można porównywać tylko wtedy, gdy mają tę samą liczbę koordynacyjną.

Promienie atomowe (jonowe) zależą również od rodzaju wiązania chemicznego.

W kryształach związanych metalem promień atomowy definiuje się jako połowę odległości międzyatomowej między sąsiednimi atomami. W przypadku roztworów stałych promienie atomów metali zmieniają się w sposób złożony.

Przez promienie kowalencyjne pierwiastków posiadających wiązanie kowalencyjne rozumie się połowę odległości międzyatomowej pomiędzy najbliższymi atomami połączonymi pojedynczym wiązaniem kowalencyjnym. Cechą promieni kowalencyjnych jest ich stałość w różnych strukturach kowalencyjnych o tych samych liczbach koordynacyjnych. Zatem odległości w pojedynczych wiązaniach CC w diamencie i węglowodorach nasyconych są takie same i wynoszą 0,154 nm.

Promieni jonowych w substancjach z wiązaniami jonowymi nie można określić jako połowy sumy odległości między pobliskimi jonami. Z reguły rozmiary kationów i anionów znacznie się różnią. Ponadto symetria jonów różni się od kulistej. Istnieje kilka podejść do szacowania promieni jonowych. W oparciu o te podejścia szacuje się promienie jonowe pierwiastków, a następnie wyznacza się promienie jonowe pozostałych pierwiastków na podstawie eksperymentalnie określonych odległości międzyatomowych.

Promienie Van der Waalsa określają efektywne rozmiary atomów gazu szlachetnego. Ponadto za promienie atomowe van der Waalsa uważa się połowę odległości międzyjądrowej pomiędzy najbliższymi identycznymi atomami, które nie są połączone ze sobą wiązaniem chemicznym, tj. należące do różnych cząsteczek (na przykład w kryształach molekularnych).

Stosując w obliczeniach i konstrukcjach promienie atomowe (jonowe), ich wartości należy przyjmować z tabel zbudowanych według jednego systemu.

Jony atomowe; mają znaczenie promieni kul reprezentujących te atomy lub jony w cząsteczkach lub kryształach. Promienie atomowe umożliwiają przybliżone oszacowanie odległości międzyjądrowych (międzyatomowych) w cząsteczkach i kryształach.

Gęstość elektronowa izolowanego atomu szybko maleje wraz ze wzrostem odległości od jądra, więc promień atomu można zdefiniować jako promień kuli, w której koncentruje się większość (na przykład 99%) gęstości elektronów. Jednak aby oszacować odległości międzyjądrowe, wygodniej było inaczej interpretować promienie atomowe. Doprowadziło to do pojawienia się różnych definicji i systemów promieni atomowych.

Promień kowalencyjny atomu X definiuje się jako połowę długości prostego wiązania chemicznego X–X. Zatem w przypadku halogenów promienie kowalencyjne oblicza się z równowagowej odległości międzyjądrowej w cząsteczce X 2, dla siarki i selenu - w cząsteczkach S 8 i Se 8, dla węgla - w krysztale diamentu. Wyjątkiem jest atom wodoru, dla którego przyjmuje się, że kowalencyjny promień atomowy wynosi 30 pm, podczas gdy połowa odległości międzyjądrowej w cząsteczce H2 wynosi 37 pm. W przypadku związków z wiązaniem kowalencyjnym z reguły spełniona jest zasada addytywności (długość wiązania X-Y jest w przybliżeniu równa sumie promieni atomowych atomów X i Y), co pozwala przewidzieć długości wiązań w cząsteczkach wieloatomowych.

Promienie jonowe definiuje się jako wartości, których suma dla pary jonów (na przykład X + i Y -) jest równa najkrótszej odległości międzyjądrowej w odpowiednich kryształach jonowych. Istnieje kilka systemów promieni jonowych; systemy różnią się wartościami liczbowymi dla poszczególnych jonów w zależności od tego, jaki promień i który jon jest brany za podstawę przy obliczaniu promieni innych jonów. Na przykład według Paulinga jest to promień jonu O 2-, przyjęty jako równy 140 pm; według Shannona - promień tego samego jonu, przyjęty jako równy 121 pm. Pomimo tych różnic różne systemy obliczania odległości międzyjądrowych w kryształach jonowych prowadzą do w przybliżeniu takich samych wyników.

Promienie metaliczne definiuje się jako połowę najkrótszej odległości między atomami w sieci krystalicznej metalu. W przypadku konstrukcji metalowych różniących się rodzajem uszczelnienia promienie te są różne. Bliskość promieni atomowych różnych metali często wskazuje na możliwość tworzenia przez te metale roztworów stałych. Addytywność promieni pozwala przewidzieć parametry sieci krystalicznych związków międzymetalicznych.

Promienie Van der Waalsa definiuje się jako wielkości, których suma jest równa odległości, na jaką mogą zbliżyć się do siebie dwa chemicznie niezwiązane atomy różnych cząsteczek lub różne grupy atomów tej samej cząsteczki. Średnio promienie van der Waalsa są o około 80 µm większe niż promienie kowalencyjne. Promienie Van der Waalsa służą do interpretacji i przewidywania stabilności konformacji molekularnych oraz uporządkowania strukturalnego cząsteczek w kryształach.

Dosł.: Housecroft K., Constable E. Nowoczesny kurs chemii ogólnej. M., 2002. T. 1.

EFEKTYWNY PROMIeń ATOMOWY - patrz Promień jest atomowy.

Słownik geologiczny: w 2 tomach. - M.: Nedra. Pod redakcją K. N. Paffengoltza i in.. 1978 .

Zobacz, co „EFEKTYWNY PROMIeń ATOMOWY” znajduje się w innych słownikach:

    Wartość w Å charakteryzująca wielkość atomów. Zazwyczaj pod tym pojęciem rozumieno promieniowanie efektywne, obliczane jako połowa odległości międzyatomowej (międzyjądrowej) w związkach homoatomowych, czyli w metalach i niemetalach. Bo sam i... Encyklopedia geologiczna

    Platyna- (Platyna) Platyna metaliczna, właściwości chemiczne i fizyczne platyny Platyna metaliczna, właściwości chemiczne i fizyczne platyny, produkcja i zastosowanie platyny Spis treści Spis treści Rozdział 1. Pochodzenie nazwy platyna. Oddział 2. Regulamin w... ... Encyklopedia inwestorów

    Charakterystyki umożliwiające przybliżoną ocenę odległości międzyatomowych (międzyjądrowych) w cząsteczkach i kryształach. Promienie atomowe są rzędu 0,1 nm. Określane głównie na podstawie danych rentgenowskiej analizy strukturalnej. * * * ATOMOWE… … słownik encyklopedyczny

    Metal- (Metal) Definicja metalu, właściwości fizyczne i chemiczne metali Definicja metalu, właściwości fizyczne i chemiczne metali, zastosowanie metali Spis treści Spis treści Definicja Występowanie w przyrodzie Właściwości Charakterystyczne właściwości... ... Encyklopedia inwestorów

    94 Neptun ← Pluton → Ameryk Sm Pu ... Wikipedia

    Zapytanie dotyczące „Litu” zostało przekierowane tutaj; zobacz także inne znaczenia. Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Do użytku medycznego patrz Preparaty litowe . 3 Hel ← Lit ... Wikipedia

    55 Ksenon ← Cez → Bar… Wikipedia

    Badania struktury w VA opierają się na badaniu rozkładu kątowego intensywności rozpraszania promieniowania rentgenowskiego (w tym promieniowania synchrotronowego), strumienia elektronów lub neutronów oraz promieniowania g Mössbauera badanego w VA. Odp. wyróżnić... Encyklopedia chemiczna

Rozmiary cząstek często determinują rodzaj struktury kryształu i są ważne dla zrozumienia przebiegu wielu reakcji chemicznych. Wielkość atomów, jonów i cząsteczek zależy od elektronów walencyjnych. Podstawę do zrozumienia tego zagadnienia - wzorce zmian promieni orbitalnych - przedstawiono w podrozdziale. 2.4. Atom nie ma granic, a jego wielkość jest wartością względną. Niemniej jednak możliwe jest scharakteryzowanie wielkości wolnego atomu na podstawie jego promienia orbity. Ale praktyczne znaczenie mają zwykle atomy i jony w składzie substancji (w cząsteczce, polimerze, cieczy lub ciele stałym), a nie wolne. Ponieważ stany wolnego i związanego atomu znacznie się różnią (a przede wszystkim ich energia), rozmiary również muszą się różnić.

Dla atomów związanych można także wprowadzić wielkości charakteryzujące ich wielkość. Chociaż chmury elektronów związanych atomów mogą znacząco różnić się od chmur kulistych, to zazwyczaj charakteryzują się wielkością atomów skuteczny (pozorny) promienie .

Rozmiary atomów tego samego pierwiastka w znacznym stopniu zależą od składu jakiego związku chemicznego i rodzaju wiązania, jakie posiada atom. Na przykład dla wodoru połowa odległości międzyatomowej w cząsteczce H2 wynosi 0,74/2 = 0,37 Å, a w przypadku wodoru metalicznego wartość promienia wynosi 0,46 Å. Dlatego przydziel promienie kowalencyjne, jonowe, metaliczne i van der Waalsa . Z reguły w koncepcjach efektywnych promieni odległości międzyatomowe (dokładniej odległości międzyjądrowe) są uważane za sumę promieni dwóch sąsiednich atomów, przyjmując atomy za nieściśliwe kule. W obecności wiarygodnych i dokładnych danych eksperymentalnych dotyczących odległości międzyatomowych (a takie dane są dostępne od dawna zarówno dla cząsteczek, jak i kryształów z dokładnością do tysięcznych części angstremów) pozostaje jeden problem z określeniem promienia każdego atomu - w jaki sposób rozkładać odległość międzyatomową pomiędzy dwoma atomami. Oczywiste jest, że problem ten można jednoznacznie rozwiązać jedynie poprzez wprowadzenie dodatkowych niezależnych danych lub założeń.

Koniec pracy -

Ten temat należy do działu:

Właściwości wiązania chemicznego

Na stronie przeczytaj: "właściwości wiązań chemicznych"..

Jeśli potrzebujesz dodatkowych materiałów na ten temat lub nie znalazłeś tego czego szukałeś, polecamy skorzystać z wyszukiwarki w naszej bazie dzieł:

Co zrobimy z otrzymanym materiałem:

Jeśli ten materiał był dla Ciebie przydatny, możesz zapisać go na swojej stronie w sieciach społecznościowych:

Wszystkie tematy w tym dziale:

Promienie kowalencyjne
Najbardziej oczywista sytuacja dotyczy promieni kowalencyjnych atomów tworzących niepolarne cząsteczki dwuatomowe. W takich przypadkach promień kowalencyjny wynosi dokładnie połowę odległości międzyatomowej

Promienie jonowe
Ponieważ pod n. ty Trudno jest obserwować cząsteczki z wiązaniami jonowymi, a jednocześnie znana jest duża liczba związków tworzących kryształy jonowe, to jeśli chodzi o promienie jonowe,

promienie metalu
Samo określenie promieni metalu nie stanowi problemu - wystarczy zmierzyć odległość międzyjądrową w odpowiednim metalu i podzielić ją na pół. W tabeli 20 to jakaś metamfetamina

Promienie Vandera Waalsa
Promienie Van der Waalsa można wyznaczyć, mierząc odległości między atomami w krysztale, gdy nie ma między nimi wiązania chemicznego. Innymi słowy, atomy należą do różnych cząsteczek

Pytania autotestowe
1. Co to są promienie orbitalne i efektywne? 2. Jaka jest różnica pomiędzy promieniem kulki a promieniem atomu lub jonu? 3. W jakich przypadkach promień kowalencyjny jest równy połowie długości?

Efektywne ładunki atomowe
Kiedy tworzy się wiązanie chemiczne, następuje redystrybucja gęstości elektronów, a w przypadku wiązania polarnego atomy stają się naładowane elektrycznie. Opłaty te nazywane są skutecznymi. Są hara

Ładunki efektywne w niektórych kryształach jonowych
Substancja CsF CsCl NaF NaCl LiF LiCl LiI DEO 3.3

Efektywne ładunki atomów w tlenkach (wg N. S. Achmetowa)
Tlenek Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO

Pytania autotestowe
1. Jaki jest efektywny ładunek atomu? 2. Czy ładunek efektywny może przekraczać (w wartości bezwzględnej) stopień utlenienia atomu? 3. Jaki jest stopień jonowości wiązania? 4. K

Wartościowość
Ogólnie wartościowość charakteryzuje zdolność atomów pierwiastka do tworzenia związków zawierających określony skład (pewne stosunki ilości różnych pierwiastków w związku). Często w

Pytania autotestowe
1. Zdefiniować pojęcia: stopień utlenienia; kowalencyjność; numer koordynacyjny; liczba steryczna. 2. Wyznaczać kowalencyjność, stopień utlenienia i CN dla: H2S; H

Energia komunikacji
Ilość energii jest najważniejszą cechą wiązania, określającą odporność substancji na ciepło, oświetlenie, naprężenia mechaniczne i reakcje z innymi substancjami[†]. Istnieją różne metody

Energie wiązania cząsteczek dwuatomowych w gazie (N. N. Pavlov)
Cząsteczka H2 Li2 Na2 K2 F2 Cl2

Pytania autotestowe
1. Wyznacz zmianę energii wiązania C–N w szeregu Н3СNН2, Н2СНН, НННН. 2. Przewiduj zmianę energii wiązania w szeregu O2, S2, Se2

Wiązania chemiczne i układ okresowy pierwiastków
Rozważmy prawidłowości budowy i właściwości niektórych prostych substancji i najprostszych związków, określone przez strukturę elektronową ich atomów. Atomy gazu szlachetnego (grupa VIIIA) są całkowicie

Zmiany odległości międzyatomowych dla prostych substancji z grupy VIA
Substancja Odległość między atomami, Å wewnątrz cząsteczek różnica między cząsteczkami S

Dodatkowy
3. Chemia ogólna / wyd. E. M. Sokołowska. M.: Wydawnictwo Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, 1989. 4. Ugai Ya. O. Chemia ogólna. M.: Wyżej. szkoła, 1984. 5. To samo. Chemia ogólna i nieorganiczna. M..