Rrezet atomike dhe jonike janë bazat e shkencës së materialeve. Madhësia e joneve

Problemi i rrezeve jonike është një nga problemet qendrore në kiminë teorike dhe vetë termat "rrezja jonike"Dhe" rreze kristal“, duke karakterizuar përmasat përkatëse, janë pasojë e modelit të strukturës jonike-kovalente. Problemi i rrezeve zhvillohet kryesisht në kuadrin e kimisë strukturore (kimia kristalore).

Ky koncept gjeti konfirmim eksperimental pas zbulimit të difraksionit të rrezeve X nga M. Laue (1912). Përshkrimi i efektit të difraksionit praktikisht përkoi me fillimin e zhvillimit të modelit jonik në veprat e R. Kossel dhe M. Born. Më pas, u zbulua difraksioni i elektroneve, neutroneve dhe grimcave të tjera elementare, të cilat shërbyen si bazë për zhvillimin e një numri metodash moderne të analizës strukturore (rreze X, neutron, difraksion elektronik, etj.). Koncepti i rrezeve luajti një rol vendimtar në zhvillimin e konceptit të energjisë së rrjetës, teorisë së paketimit më të afërt dhe kontribuoi në shfaqjen e rregullave Magnus-Goldschmidt, rregullave të izomorfizmit Goldschmidt-Fersman, etj.

Në fillim të viteve 1920. u pranuan dy aksioma: transferueshmëria e joneve nga një strukturë në tjetrën dhe qëndrueshmëria e madhësive të tyre. Dukej mjaft logjike të merrej gjysma e distancave më të shkurtra ndërbërthamore në metale si rreze (Bragg, 1920). Disi më vonë (Huggins, Slater) u zbulua një korrelacion midis rreze atomike dhe distancat me maksimumet e densitetit të elektroneve të elektroneve valente të atomeve përkatëse.

Problem rrezet jonike (g po) është disi më e ndërlikuar. Në kristalet jonike dhe kovalente, sipas analizës së difraksionit me rreze X, vërehen sa vijon: (1) një zhvendosje e lehtë në densitetin e mbivendosjes drejt një atomi më elektronegativ, si dhe (2) një densitet elektronik minimal në vijën e lidhjes ( predha elektronike të joneve në distanca të afërta duhet të zmbrapsin njëra-tjetrën). Ky minimum mund të supozohet të jetë zona e kontaktit midis joneve individuale, nga e cila mund të maten rrezet. Sidoqoftë, nga të dhënat strukturore për distancat ndërbërthamore është e pamundur të gjendet një mënyrë për të përcaktuar kontributin e joneve individuale dhe, në përputhje me rrethanat, një mënyrë për të llogaritur rrezet jonike. Për ta bërë këtë, duhet të specifikoni të paktën rrezen e një joni ose raportin e rrezeve të joneve. Prandaj, tashmë në vitet 1920. u propozuan një sërë kriteresh për një përcaktim të tillë (Lande, Pauling, Goldschmidt, etj.) dhe u krijuan sisteme të ndryshme të rrezeve jonike dhe atomike (Arens, Goldschmidt, Bokiy, Zachariazen, Pauling) (në burimet e brendshme problemi përshkruhet në detaje nga V.I. Lebedev, V.S. Urusov dhe B.K. Weinstein).

Aktualisht, sistemi i rrezeve jonike Shannon dhe Pruitt konsiderohet më i besueshëm, në të cilin rrezja jonike F“(r f0W F" = 1.19 A) dhe O 2_ (r f0W O 2- = 1.26 A) merret si fillestar. një (në monografitë e B.K. Vainshtein, këto quhen fizike). Tabela 3.1) Ky sistem ofron një saktësi në llogaritjen e distancave ndërbërthamore në përbërjet më jonike (fluoride dhe kripëra oksigjeni) të rendit 0,01 A dhe lejon vlerësime të arsyeshme të rrezet e joneve për të cilat nuk ka të dhëna strukturore Kështu, bazuar në të dhënat e Shannon - Pruitt në vitin 1988, u krye llogaritja e rrezeve të panjohura në atë kohë për jonet. d- metale në tranzicion në gjendje të lartë oksidimi, në përputhje me të dhënat e mëvonshme eksperimentale.

Tabela 3.1

Disa rreze jonike r (sipas Shannon dhe Pruitt) të elementeve të tranzicionit (CN 6)

0,7 5 LS

Fundi i tryezës. 3.1

							0,75 lls

CC 4 ; b CC 2; LS- gjendja e ulët e rrotullimit; H.S.- gjendje e lartë e rrotullimit.

Një veti e rëndësishme e rrezeve jonike është se ato ndryshojnë me afërsisht 20% kur CN ndryshon me dy njësi. Përafërsisht i njëjti ndryshim ndodh kur gjendja e tyre e oksidimit ndryshon me dy njësi. Kryqëzimi i rrotullimit

Shembuj të ndryshimeve periodike të vetive

Meqenëse mekanika kuantike ndalon përcaktimin e saktë të koordinatave të grimcave, konceptet e "rrezes atomike" dhe "rrezes jonike" janë relative. Rrezet atomike ndahen në rreze të atomeve të metaleve, në rreze kovalente të atomeve jometale dhe në rreze të atomeve të gazit fisnik. Ato përcaktohen si gjysma e distancës ndërmjet shtresave të atomeve në kristalet e substancave të thjeshta përkatëse (Fig. 2.1) me anë të metodave të difraksionit me rreze x ose neutron.

Oriz. 2.1. Për përcaktimin e konceptit "rrezja atomike"

Në përgjithësi, rrezja e një atomi varet jo vetëm nga natyra e atomeve, por edhe nga natyra e lidhjes kimike midis tyre, gjendja e grumbullimit, temperatura dhe një sërë faktorësh të tjerë. Kjo rrethanë tregon edhe një herë relativitetin e konceptit të "rrezes atomike". Atomet nuk janë topa të pakompresueshëm, të palëvizshëm; ata gjithmonë marrin pjesë në lëvizjen rrotulluese dhe vibruese. Në tabelë Tabelat 2.1 dhe 2.2 tregojnë rrezet e disa atomeve të metaleve dhe rrezet kovalente të atomeve jometale.

Tabela 2.1

Rrezet atomike të disa metaleve

Metal	r a, pasdite	Metal	r a, pasdite
Li		Rb
Bëhuni		Sr
Na		Y
Mg		Zr
Al		Nb
K		Mo
Ca		Tc
Sc		Ru
Ti		Rh
V		Pd
Kr		Ag
Mu		Cd
Fe		Në
Co		Cs
Ni		Ba
Cu		La
Zn		Hf

Tabela 2.2

Rrezet kovalente të atomeve jometale

Rrezet e atomeve të gazit fisnik janë dukshëm më të mëdha se rrezet e atomeve jometale të periudhave përkatëse (Tabela 2.2), pasi në kristalet e gazit fisnik ndërveprimi ndëratomik është shumë i dobët.

Gaz He Ne Ar Kr Xe

r a , rm 122 160 191 201 220

Shkalla e rrezeve jonike, natyrisht, nuk mund të bazohet në të njëjtat parime si shkalla e rrezeve atomike. Për më tepër, në mënyrë rigoroze, asnjë karakteristikë e vetme e një joni individual nuk mund të përcaktohet objektivisht. Prandaj, ekzistojnë disa shkallë të rrezeve jonike, të gjitha ato janë relative, domethënë të ndërtuara në bazë të supozimeve të caktuara. Shkalla moderne e rrezeve jonike bazohet në supozimin se kufiri midis joneve është pika e densitetit minimal të elektroneve në vijën që lidh qendrat e joneve. Në tabelë Tabela 2.3 tregon rrezet e disa joneve.

Tabela 2.3

Rrezet e disa joneve

Dhe ai	jam pasdite	Dhe ai	unë, pasdite
Li+		Mn 2+
Bëhu 2+		Mn 4+
B 3+		Mn 7+
C 4+		Fe 2+
N 5+		Fe 3+
O2-		Co2+
F -		Co 3+
Na+		Ni 2+
Mg 2+		Cu+
Al 3+		Cu 2+
Si 4+		Br -
P5+		Mua 6+
S 2 -		Tc 7+
Cl -		Ag+
Cl 5+		une -
Cl 7+		Ce 3+
Cr 6+		Nd 3+
		Lu 3+

Ligji periodik çon në modelet e mëposhtme në ndryshimet në rrezet atomike dhe jonike.

1) Në periudhat nga e majta në të djathtë, në përgjithësi, rrezja e atomit zvogëlohet, megjithëse në mënyrë të pabarabartë, atëherë në fund rritet ndjeshëm për atomin e gazit fisnik.

2) Në nëngrupe, nga lart poshtë, rrezja e atomit rritet: më e rëndësishme në nëngrupet kryesore dhe më pak e rëndësishme në ato dytësore. Këto modele janë të lehta për t'u shpjeguar nga pozicioni i strukturës elektronike të atomit. Në një periudhë, gjatë kalimit nga elementi i mëparshëm në tjetrin, elektronet shkojnë në të njëjtën shtresë dhe madje në të njëjtën shtresë. Ngarkesa në rritje e bërthamës çon në një tërheqje më të fortë të elektroneve drejt bërthamës, e cila nuk kompensohet nga zmbrapsja e ndërsjellë e elektroneve. Në nëngrupe, një rritje në numrin e shtresave elektronike dhe mbrojtja e tërheqjes së elektroneve të jashtme në bërthamë nga shtresa të thella çon në një rritje të rrezes së atomit.

3) Rrezja e kationit është më e vogël se rrezja e atomit dhe zvogëlohet me rritjen e ngarkesës së kationit, për shembull:

4) Rrezja e anionit është më e madhe se rrezja e atomit, për shembull:

5) Në periudha, rrezet e joneve të d-elementeve me të njëjtën ngarkesë zvogëlohen gradualisht, ky është i ashtuquajturi kompresim d, për shembull:

6) Një fenomen i ngjashëm vërehet për jonet e elementeve f - gjatë periudhave, rrezet e joneve të f-elementeve me të njëjtën ngarkesë zvogëlohen pa probleme, ky është i ashtuquajturi kompresim f, për shembull:

7) Rrezet e joneve të të njëjtit lloj (që kanë një "kurorë" të ngjashme elektronike) rriten gradualisht në nëngrupe, për shembull:

8) Nëse jone të ndryshëm kanë të njëjtin numër elektronesh (ato quhen izoelektronike), atëherë madhësia e joneve të tilla natyrisht do të përcaktohet nga ngarkesa e bërthamës së jonit. Joni më i vogël do të jetë ai me ngarkesën më të lartë bërthamore. Për shembull, jonet Cl –, S 2–, K +, Ca 2+ kanë të njëjtin numër elektronesh (18); këto janë jone izoelektronike. Më i vogli prej tyre do të jetë joni i kalciumit, pasi ka ngarkesën më të madhe bërthamore (+20), dhe më i madhi do të jetë joni S 2–, i cili ka ngarkesën më të vogël bërthamore (+16). Kështu, shfaqet modeli i mëposhtëm: rrezja e joneve izoelektronike zvogëlohet me rritjen e ngarkesës së joneve.

Forca relative e acideve dhe bazave (diagrami i Koselit)

Të gjitha acidet dhe bazat e oksigjenit përmbajnë në molekulat e tyre fragmentin E n+ – O 2– – H +. Dihet mirë se shpërbërja e një përbërjeje sipas llojit acidik ose bazë lidhet me shkallën e oksidimit (më rreptësisht, me valencën) e atomit të elementit. Le të supozojmë se lidhja në këtë fragment është thjesht jonike. Ky është një përafrim mjaft i përafërt, pasi me rritjen e valencës së një atomi, polariteti i lidhjeve të tij dobësohet ndjeshëm (shih Kapitullin 3).

Në këtë fragment të ngurtë, të prerë nga një molekulë e acidit ose bazës së oksigjenit, vendi i ndarjes dhe shkëputjes së lidhjes, përkatësisht, me lëshimin e një protoni ose anioni hidroksil, do të përcaktohet nga madhësia e ndërveprimit midis E n + dhe O. 2 – jonet. Sa më i fortë ky ndërveprim dhe ai do të rritet me një rritje të ngarkesës së jonit (gjendja e oksidimit) dhe një rënie në rrezen e tij, aq më e mundshme është këputja e lidhjes O-H dhe disociimi i tipit acid. Kështu, forca e acideve të oksigjenit do të rritet me rritjen e gjendjes së oksidimit të atomit të elementit dhe zvogëlimin e rrezes së jonit të tij .

Vini re se këtu dhe më poshtë, më i fortë nga të dy është elektroliti që, në të njëjtin përqendrim molar në tretësirë, ka një shkallë më të madhe disociimi. Theksojmë se në skemën Kossel analizohen dy faktorë - gjendja e oksidimit (ngarkesa jonike) dhe rrezja e joneve.

Për shembull, është e nevojshme të zbulohet se cili nga dy acidet është më i fortë - selenik H 2 SeO 4 ose selenoz H 2 SeO 3 . Në H 2 SeO 4 gjendja e oksidimit të atomit të selenit (+6) është më e lartë se në acidin selen (+4). Në të njëjtën kohë, rrezja e jonit Se 6+ është më e vogël se rrezja e jonit Se 4+. Si rezultat, të dy faktorët tregojnë se acidi selenik është më i fortë se acidi selen.

Një shembull tjetër është acidi i manganit (HMnO 4) dhe acidi i reniumit (HReO 4). Gjendjet e oksidimit të atomeve Mn dhe Re në këto komponime janë të njëjta (+7), prandaj duhet të krahasohen rrezet e joneve Mn 7+ dhe Re 7+. Meqenëse rrezet e joneve të të njëjtit lloj në nëngrup rriten, konkludojmë se rrezja e jonit Mn 7+ është më e vogël, që do të thotë se acidi i manganit është më i fortë.

Situata me baza do të jetë e kundërta. Forca e bazave rritet me një ulje të gjendjes së oksidimit të atomit të një elementi dhe një rritje në rrezen e jonit të tij . Prandaj, nëse i njëjti element formon baza të ndryshme, për shembull, EON dhe E(OH) 3, atëherë i dyti prej tyre do të jetë më i dobët se i pari, pasi gjendja e oksidimit në rastin e parë është më e ulët, dhe rrezja e E. + joni është më i madh se rrezja e jonit E 3+. Në nëngrupe, forca e bazave të ngjashme do të rritet. Për shembull, baza më e fortë e hidroksideve të metaleve alkali është FrOH, dhe më e dobëta është LiOH. Le të theksojmë edhe një herë se po flasim për krahasimin e shkallëve të shpërbërjes së elektroliteve përkatëse dhe nuk ka të bëjë me çështjen e forcës absolute të elektrolitit.

Ne përdorim të njëjtën qasje kur marrim parasysh forcën relative të acideve pa oksigjen. Ne zëvendësojmë fragmentin E n– – H + të pranishëm në molekulat e këtyre përbërjeve me një lidhje jonike:

Fuqia e ndërveprimit midis këtyre joneve, natyrisht, përcaktohet nga ngarkesa e jonit (gjendja e oksidimit të atomit të elementit) dhe rrezja e tij. Duke pasur parasysh ligjin e Kulombit, ne e marrim atë forca e acideve pa oksigjen rritet me një ulje të gjendjes së oksidimit të atomit të një elementi dhe një rritje në rrezen e jonit të tij .

Forca e acideve pa oksigjen në tretësirë ​​do të rritet në nëngrupin, për shembull, acidet hidrohalike, pasi me të njëjtën shkallë oksidimi të atomit të një elementi, rrezja e jonit të tij rritet.

Një nga karakteristikat më të rëndësishme të elementeve kimike të përfshira në formimin e një lidhjeje kimike është madhësia e atomit (jonit): me rritjen e tij, forca e lidhjeve ndëratomike zvogëlohet. Madhësia e një atomi (joni) zakonisht përcaktohet nga vlera e rrezes ose diametrit të tij. Meqenëse një atom (jon) nuk ka kufij të qartë, koncepti i "rrezes atomike (jonike)" nënkupton që 90-98% e densitetit të elektronit të një atomi (joni) gjendet në një sferë të kësaj rreze. Njohja e vlerave të rrezeve atomike (jonike) ju lejon të vlerësoni distancat ndërbërthamore në kristale (d.m.th., strukturën e këtyre kristaleve), pasi për shumë probleme distancat më të shkurtra midis bërthamave të atomeve (joneve) mund të konsiderohen si shuma. të rrezeve të tyre atomike (jonike), megjithëse një aditivitet i tillë është i përafërt dhe është i kënaqur jo në të gjitha rastet.

Nën rrezja atomike elementi kimik (rreth rrezes jonike, shih më poshtë) i përfshirë në formimin e një lidhjeje kimike, në rastin e përgjithshëm u ra dakord të kuptohej gjysma e distancës ndërbërthamore të ekuilibrit midis atomeve më të afërt në rrjetën kristalore të elementit. Ky koncept, i cili është shumë i thjeshtë nëse marrim parasysh atomet (jonet) në formën e topave të fortë, në fakt rezulton të jetë kompleks dhe shpesh i paqartë. Rrezja atomike (jonike) e një elementi kimik nuk është një vlerë konstante, por ndryshon në varësi të një numri faktorësh, ndër të cilët më të rëndësishmit janë lloji i lidhjes kimike.

dhe numri i koordinimit.

Nëse i njëjti atom (jon) në kristale të ndryshme formon lloje të ndryshme lidhjesh kimike, atëherë ai do të ketë disa rreze - kovalente në një kristal me një lidhje kovalente; jonike në një kristal me një lidhje jonike; metalike në metal; van der Waals në një kristal molekular. Ndikimi i llojit të lidhjes kimike mund të shihet në shembullin e mëposhtëm. Në diamant, të katër lidhjet kimike janë kovalente dhe formohen sp 3-hibride, kështu që të katër fqinjët e një atomi të caktuar janë në të njëjtën gjë

e njëjta distancë prej saj ( d= 1,54 A˚) dhe rrezja kovalente e karbonit në diamant do të jetë

është e barabartë me 0,77 A˚. Në një kristal arseniku, distanca midis atomeve të lidhura me lidhje kovalente ( d 1 = 2,52 A˚), dukshëm më pak se midis atomeve të lidhura nga forcat van der Waals ( d 2 = 3,12 A˚), pra As do të ketë një rreze kovalente prej 1,26 A˚ dhe një rreze van der Waals prej 1,56 A˚.

Rrezja atomike (jonike) gjithashtu ndryshon shumë ashpër kur ndryshon numri i koordinimit (kjo mund të vërehet gjatë transformimeve polimorfike të elementeve). Sa më i vogël të jetë numri i koordinimit, aq më e ulët është shkalla e mbushjes së hapësirës me atome (jone) dhe aq më të vogla janë distancat ndërbërthamore. Një rritje në numrin e koordinimit shoqërohet gjithmonë me një rritje të distancave ndërbërthamore.

Nga sa më sipër rezulton se rrezet atomike (jonike) të elementeve të ndryshëm që marrin pjesë në formimin e një lidhjeje kimike mund të krahasohen vetëm kur ato formojnë kristale në të cilat realizohet i njëjti lloj lidhjeje kimike dhe këta elementë kanë të njëjtat numra koordinimi. në kristalet e formuara.

Le të shqyrtojmë më në detaje tiparet kryesore të rrezeve atomike dhe jonike.

Nën rrezet kovalente të elementeveËshtë e zakonshme të kuptohet gjysma e distancës ndërbërthamore të ekuilibrit midis atomeve më të afërt të lidhur me një lidhje kovalente.

Një tipar i rrezeve kovalente është qëndrueshmëria e tyre në "struktura kovalente" të ndryshme me të njëjtin numër koordinimi Z j. Përveç kësaj, rrezet kovalente, si rregull, janë të lidhura në mënyrë shtesë me njëra-tjetrën, domethënë, distanca A-B është e barabartë me gjysmën e shumës së distancave A-A dhe B-B në prani të lidhjeve kovalente dhe të njëjtat numra koordinues në të tre strukturat.

Ka rreze kovalente normale, tetraedrale, oktaedrale, kuadratike dhe lineare.

Rrezja normale kovalente e një atomi korrespondon me rastin kur atomi formon aq lidhje kovalente sa korrespondon me vendin e tij në tabelën periodike: për karbonin - 2, për azotin - 3, etj. Në këtë rast, vlera të ndryshme të rrezet normale fitohen në varësi të shumëzisë (rendit) lidhjet (lidhja e vetme, e dyfishtë, e trefishtë). Nëse një lidhje formohet kur retë elektronike hibride mbivendosen, atëherë ato flasin për tetraedrale

(Z k = 4, sp Orbitalet 3 hibride), tetëedrale ( Z k = 6, d 2sp Orbitalet 3 hibride), kuadratike ( Z k = 4, dsp Orbitalet 2 hibride), lineare ( Z k = 2, sp-orbitalet hibride) rreze kovalente.

Është e dobishme të dini sa vijon për rrezet kovalente (vlerat e rrezeve kovalente për një numër elementësh janë dhënë).

1. Rrezet kovalente, ndryshe nga rrezet jonike, nuk mund të interpretohen si rreze të atomeve që kanë një formë sferike. Rrezet kovalente përdoren vetëm për të llogaritur distancat ndërbërthamore midis atomeve të bashkuara nga lidhjet kovalente dhe nuk thonë asgjë për distancat midis atomeve të të njëjtit lloj që nuk janë të lidhur në mënyrë kovalente.

2. Madhësia e rrezes kovalente përcaktohet nga shumësia e lidhjes kovalente. Një lidhje e trefishtë është më e shkurtër se një lidhje dyfishe, e cila nga ana tjetër është më e shkurtër se një lidhje e vetme, kështu që rrezja kovalente e një lidhjeje trefishe është më e vogël se rrezja kovalente e një lidhjeje dyfishe, e cila është më e vogël

beqare. Duhet mbajtur parasysh se rendi i shumëfishimit të lidhjes nuk duhet të jetë një numër i plotë. Mund të jetë gjithashtu fraksionale nëse lidhja është e natyrës rezonante (molekula e benzenit, komponimi Mg2 Sn, shih më poshtë). Në këtë rast, rrezja kovalente ka një vlerë të ndërmjetme midis vlerave që korrespondojnë me rendet e tëra të shumëfishimit të lidhjeve.

3. Nëse lidhja është e natyrës së përzier kovalente-jonike, por me një shkallë të lartë të përbërësit kovalent të lidhjes, atëherë mund të futet koncepti i rrezes kovalente, por ndikimi i përbërësit jonik të lidhjes në vlerën e saj nuk mund të të lihet pas dore. Në disa raste, ky ndikim mund të çojë në një ulje të ndjeshme të rrezes kovalente, ndonjëherë deri në 0,1 A˚. Për fat të keq, përpjekjet për të parashikuar madhësinë e këtij efekti në të ndryshme

rastet nuk kanë qenë ende të suksesshme.

4. Madhësia e rrezes kovalente varet nga lloji i orbitaleve hibride që marrin pjesë në formimin e një lidhjeje kovalente.

Rrezet jonike, natyrisht, nuk mund të përcaktohet si gjysma e shumës së distancave midis bërthamave të joneve më të afërta, pasi, si rregull, madhësitë e kationeve dhe anioneve ndryshojnë ndjeshëm. Përveç kësaj, simetria e joneve mund të ndryshojë pak nga sferike. Megjithatë, për kristalet e vërteta jonike nën rrezja jonikeËshtë zakon të kuptohet rrezja e topit me të cilën përafrohet joni.

Rrezet jonike përdoren për të përafruar distancat ndërbërthamore në kristalet jonike. Besohet se distancat midis kationit dhe anionit më të afërt janë të barabarta me shumën e rrezeve të tyre jonike. Gabimi tipik në përcaktimin e distancave ndërbërthamore përmes rrezeve jonike në kristale të tillë është ≈0.01 A˚.

Ekzistojnë disa sisteme të rrezeve jonike që ndryshojnë në vlerat e rrezeve jonike të joneve individuale, por çojnë në afërsisht të njëjtat distanca ndërnukleare. Puna e parë për përcaktimin e rrezeve jonike u krye nga V. M. Goldshmit në vitet 20 të shekullit të 20-të. Në të, autori përdori, nga njëra anë, distancat ndërbërthamore në kristalet jonike, të matura me analizë strukturore me rreze X, dhe, nga ana tjetër, vlerat e rrezeve jonike F- dhe O2-, të përcaktuara.

me metodën e refraktometrisë. Shumica e sistemeve të tjera gjithashtu mbështeten në distancat ndërbërthamore në kristale të përcaktuara nga metodat e difraksionit dhe në disa vlera "referenci" të rrezes jonike të një joni të veçantë. Në sistemin më të njohur

Duke marrë parasysh këtë vlerë referencë është rrezja jonike e jonit të peroksidit O2−, e barabartë me

1,40 A˚ Kjo vlerë për O2− është në përputhje të mirë me llogaritjet teorike. Në sistemin e G.B. Bokiy dhe N.V. Belov, i cili konsiderohet si një nga më të besueshëm, rrezja jonike e O2− merret e barabartë me 1.36 A˚.

Në vitet 70-80, u bënë përpjekje për të përcaktuar drejtpërdrejt rrezet e joneve duke matur densitetin e elektroneve duke përdorur metodat e analizës strukturore me rreze X, me kusht që densiteti minimal i elektroneve në vijën që lidh bërthamat të merret si kufi i joneve. Doli se kjo metodë e drejtpërdrejtë çon në vlera të mbivlerësuara të rrezeve jonike të kationeve dhe në vlera të nënvlerësuara të rrezeve jonike të anioneve. Për më tepër, doli që vlerat e rrezeve jonike të përcaktuara drejtpërdrejt nuk mund të transferohen nga një përbërës në tjetrin, dhe devijimet nga aditiviteti janë shumë të mëdha. Prandaj, rreze të tilla jonike nuk përdoren për të parashikuar distancat ndërbërthamore.

Është e dobishme të dini sa vijon për rrezet jonike (tabelat më poshtë japin vlerat e rrezeve jonike sipas Bokiy dhe Belov).

1. Rrezja jonike për jonet e të njëjtit element ndryshon në varësi të ngarkesës së tij dhe për të njëjtin jon varet nga numri i koordinimit. Në varësi të numrit të koordinimit, dallohen rrezet jonike tetraedrale dhe tetëedrale.

2. Brenda një rreshti vertikal, më saktë brenda një grupi, periodik

Sistemet, rrezet e joneve me të njëjtën ngarkesë rriten me rritjen e numrit atomik të elementit, pasi numri i predhave të zëna nga elektronet rritet, dhe rrjedhimisht rritet edhe madhësia e jonit.

Rrezja, A˚

3. Për jonet e atomeve të ngarkuara pozitivisht nga e njëjta periudhë, rrezet jonike zvogëlohen me shpejtësi me rritjen e ngarkesës. Rënia e shpejtë shpjegohet me veprimin në një drejtim të dy faktorëve kryesorë: tërheqja e fortë e elektroneve "të tyre" nga kationi, ngarkesa e të cilit rritet me rritjen e numrit atomik; një rritje në fuqinë e ndërveprimit midis kationit dhe anioneve përreth me rritjen e ngarkesës së kationit.

Rrezja, A˚

4. Për jonet e atomeve të ngarkuara negativisht nga e njëjta periudhë, rrezet jonike rriten me rritjen e ngarkesës negative. Dy faktorët e diskutuar në paragrafin e mëparshëm veprojnë në drejtime të kundërta në këtë rast, dhe faktori i parë mbizotëron (rritja e ngarkesës negative të një anioni shoqërohet me një rritje të rrezes së tij jonike), prandaj rritja e rrezeve jonike me rritje ngarkesa negative ndodh dukshëm më ngadalë se ulja në rastin e mëparshëm.

Rrezja, A˚

5. Për të njëjtin element, pra me të njëjtin konfigurim elektronik fillestar, rrezja e kationit është më e vogël se ajo e anionit. Kjo është për shkak të një rënie në tërheqjen e elektroneve "shtesë" të jashtme në bërthamën e anionit dhe një rritje të efektit të skanimit për shkak të elektroneve të brendshme (kationi ka mungesë elektronesh, dhe anion ka një tepricë).

Rrezja, A˚

6. Madhësitë e joneve me të njëjtën ngarkesë ndjekin periodicitetin e tabelës periodike. Sidoqoftë, rrezja jonike nuk është proporcionale me ngarkesën bërthamore Z, e cila është për shkak të tërheqjes së fortë të elektroneve nga bërthama. Përveç kësaj, një përjashtim nga varësia periodike janë lantanidet dhe aktinidet, në seritë e të cilave rrezet e atomeve dhe joneve me të njëjtën ngarkesë nuk rriten, por zvogëlohen me rritjen e numrit atomik (i ashtuquajturi ngjeshja e lantanidit dhe kompresimi i aktinidit).11

11 Kompresimi i lantanidit dhe kompresimi i aktinideve janë për shkak të faktit se te lantanidet dhe aktinidet elektronet e shtuara me rritjen e numrit atomik mbushen. e brendshme d Dhe f-predha me një numër kuantik kryesor më të vogël se numri kuantik kryesor i një periudhe të caktuar. Për më tepër, sipas llogaritjeve mekanike kuantike në d dhe veçanërisht në f thotë se elektroni është shumë më afër bërthamës sesa në s Dhe fq gjendjet e një periudhe të caktuar me një numër kuantik të madh, pra d Dhe f-elektronet ndodhen në rajonet e brendshme të atomit, megjithëse mbushja e këtyre gjendjeve me elektrone (fjala është për nivelet elektronike në hapësirën energjetike) ndodh ndryshe.

Rrezet metalike konsiderohen të barabartë me gjysmën e distancës më të shkurtër ndërmjet bërthamave të atomeve në strukturën kristalizuese të elementit metalik. Ato varen nga numri i koordinimit. Nëse marrim rrezen metalike të ndonjë elementi në Z k = 12 për njësi, pastaj me Z k = 8, 6 dhe 4 rreze metalike të të njëjtit element do të jenë përkatësisht të barabarta me 0,98; 0,96; 0,88. Rrezet metalike kanë vetinë e aditivitetit. Njohja e vlerave të tyre bën të mundur parashikimin e përafërt të parametrave të rrjetave kristalore të përbërjeve ndërmetalike.

Karakteristikat e mëposhtme janë karakteristike për rrezet atomike të metaleve (të dhënat për vlerat e rrezeve atomike të metaleve mund të gjenden në).

1. Rrezet atomike metalike të metaleve në tranzicion janë përgjithësisht më të vogla se rrezet atomike metalike të metaleve jo në tranzicion, duke reflektuar forcën më të madhe të lidhjes në metalet në tranzicion. Kjo veçori është për faktin se metalet e grupit kalimtar dhe metalet më afër tyre në tabelën periodike kanë elektronikë. d- predha dhe elektrone në d-shtetet mund të marrin pjesë në formimin e lidhjeve kimike. Forcimi i lidhjes mund të jetë pjesërisht për shkak të shfaqjes së një komponenti kovalent të lidhjes dhe pjesërisht të ndërveprimit van der Waals të bërthamave jonike. Në kristalet e hekurit dhe tungstenit, për shembull, elektronet në d-Shtetet japin një kontribut të rëndësishëm në energjinë lidhëse.

2. Brenda një grupi vertikal, ndërsa lëvizim nga lart poshtë, rrezet atomike të metaleve rriten, gjë që është për shkak të rritjes së vazhdueshme të numrit të elektroneve (numri i predhave të zëna nga elektronet rritet).

3. Brenda një periudhe, më saktë, duke filluar nga metali alkali deri në mes të grupit të metaleve kalimtare, rrezet atomike të metaleve zvogëlohen nga e majta në të djathtë. Në të njëjtën sekuencë, ngarkesa elektrike e bërthamës atomike rritet dhe numri i elektroneve në shtresën e valencës rritet. Me rritjen e numrit të elektroneve të lidhjes për atom, lidhja metalike bëhet më e fortë, dhe në të njëjtën kohë, për shkak të rritjes së ngarkesës së bërthamës, rritet tërheqja e elektroneve të bërthamës (të brendshme) nga bërthama, prandaj vlera i rrezes atomike metalike zvogëlohet.

4. Metalet kalimtare të grupeve VII dhe VIII nga e njëjta periudhë, në një përafrim të parë, kanë rreze metalike pothuajse të njëjta. Me sa duket, kur bëhet fjalë për elementë që kanë 5 ose më shumë d-elektronet, rritja e ngarkesës së bërthamës dhe efektet shoqëruese të tërheqjes së elektroneve bërthamore, që çojnë në një ulje të rrezes atomike metalike, kompensohen nga efektet e shkaktuara nga rritja e numrit të elektroneve në atom (jon) nuk janë të përfshirë në formimin e një lidhjeje metalike dhe çojnë në një rritje të rrezes metalike (rrit numrin e gjendjeve të zëna nga elektronet).

5. Një rritje në rreze (shih pikën 2) për elementët e tranzicionit, e cila ndodh gjatë kalimit nga periudha e katërt në të pestën, nuk vërehet për elementët e tranzicionit në

kalimi nga periudha e pestë në të gjashtën; rrezet atomike metalike të elementeve përkatëse (krahasimi është vertikal) në këto dy periudha të fundit janë pothuajse të njëjta. Me sa duket, kjo për faktin se elementët e vendosur midis tyre kanë një shtrirje relativisht të thellë f-predha, kështu që rritja e ngarkesës bërthamore dhe efektet tërheqëse shoqëruese janë më domethënëse sesa efektet që lidhen me një numër në rritje të elektroneve (ngjeshja e lantanidit).

Element nga periudha e 4-të

Rrezja, A˚

Element nga periudha 5

Rrezja, A˚

Element nga periudha e 6-të

Rrezja, A˚

6. Zakonisht rrezet metalike janë shumë më të mëdha se rrezet jonike, por nuk ndryshojnë aq dukshëm nga rrezet kovalente të të njëjtëve elementë, megjithëse pa përjashtim janë të gjitha më të mëdha se rrezet kovalente. Dallimi i madh në vlerat e rrezeve atomike dhe jonike metalike të të njëjtëve elementë shpjegohet me faktin se lidhja, e cila i detyrohet origjinës së saj elektroneve pothuajse të lira, nuk është e fortë (prandaj distancat ndëratomike relativisht të mëdha të vërejtura në rrjeta metalike). Dallimi dukshëm më i vogël në vlerat e rrezeve metalike dhe kovalente të të njëjtëve elementë mund të shpjegohet nëse e konsiderojmë lidhjen metalike si një lidhje kovalente të veçantë "rezonante".

Nën rrezja e van der Waals-itËshtë e zakonshme të kuptohet gjysma e distancës ndërbërthamore të ekuilibrit midis atomeve më të afërt të lidhur nga një lidhje van der Waals. Rrezet Van der Waals përcaktojnë madhësitë efektive të atomeve të gazit fisnik. Për më tepër, siç vijon nga përkufizimi, rrezja atomike van der Waals mund të konsiderohet gjysma e distancës ndërbërthamore midis atomeve më të afërt me të njëjtin emër, të lidhur nga një lidhje van der Waals dhe që i përkasin molekulave të ndryshme (për shembull, në kristalet molekulare ). Kur atomet i afrohen njëri-tjetrit në një distancë më të vogël se shuma e rrezeve të tyre van der Waals, ndodh zmbrapsja e fortë ndëratomike. Prandaj, rrezet atomike van der Waals karakterizojnë kontaktet minimale të lejueshme të atomeve që i përkasin molekulave të ndryshme. Të dhënat mbi vlerat e rrezeve atomike van der Waals për disa atome mund të gjenden në).

Njohja e rrezeve atomike të van der Waals-it ju lejon të përcaktoni formën e molekulave dhe paketimin e tyre në kristale molekulare. Rrezet Van der Waals janë shumë më të mëdha se të gjitha rrezet e listuara më sipër për të njëjtët elementë, gjë që shpjegohet me dobësinë e forcave van der Waals.

karakteristikat konvencionale të joneve të përdorura për të përafruar distancat ndërbërthamore në kristalet jonike (Shih rrezet jonike). Vlerat e I.r. janë të lidhura natyrshëm me pozicionin e elementeve në tabelën periodike të Mendelejevit. I.r. janë përdorur gjerësisht në kiminë e kristaleve (Shih Crystal chemistry), duke bërë të mundur identifikimin e rregullsive në strukturën e kristaleve të përbërjeve të ndryshme, në gjeokimi (Shih Gjeokimi) kur studiohet dukuria e zëvendësimit të joneve në proceset gjeokimike etj.

Janë propozuar disa sisteme vlerash të I. r.. Këto sisteme zakonisht bazohen në vëzhgimin e mëposhtëm: ndryshimi midis distancave ndërbërthamore A - X dhe B - X në kristalet jonike të përbërjes AX dhe BX, ku A dhe B janë një metal, X është një jometal, praktikisht nuk ndryshon kur X zëvendësohet me një tjetër jometal të ngjashëm me të (për shembull, kur zëvendësohet klori me bromin), nëse numrat e koordinimit të joneve të ngjashme në kripërat që krahasohen janë të njëjta. Nga kjo rezulton se I. r. kanë vetinë e aditivitetit, d.m.th., që distancat ndërbërthamore të përcaktuara eksperimentalisht mund të konsiderohen si shuma e "rrezeve" përkatëse të joneve. Ndarja e kësaj shume në terma bazohet gjithmonë në supozime pak a shumë arbitrare. Sistemet e ujitjes të propozuara nga autorë të ndryshëm ndryshojnë kryesisht në përdorimin e supozimeve të ndryshme fillestare.

Tabelat tregojnë numrat e oksidimit që korrespondojnë me vlera të ndryshme të numrit të oksidimit (shiko Valenca). Në vlera të tjera nga +1, numri i oksidimit nuk korrespondon me shkallën reale të jonizimit të atomeve, dhe I. r. fitojnë një kuptim edhe më konvencional, pasi lidhja mund të jetë kryesisht kovalente në natyrë. Vlerat e I.r. (në Å) për disa elementë (sipas N.V. Belov dhe 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+ 3+ 0,97, La.

V. L. Kireev.

• - sistemet supramolekulare të membranave të një qelize të gjallë dhe organeleve të saj, që kanë një natyrë lipoproteinike dhe ofrojnë selektivitet. duke kaluar nëpër të ndryshme jonet nëpër membranë. Naib, kanalet për jonet Na+, K+, Ca2+ janë të zakonshme...
• - strukturat molekulare të ndërtuara në biol. membranat dhe kryerja e transferimit të joneve drejt elektrokimike më të lartë. potencial...

  Fjalor enciklopedik biologjik

• - karakteristikat e atomeve, duke lejuar një vlerësim të përafërt të distancave ndëratomike në molekula dhe kristale...

  Enciklopedi fizike

• - karakteristikat efektive të atomeve, duke lejuar përafërsisht vlerësimin e distancës ndëratomike në molekula dhe kristale ...

  Enciklopedia kimike

• - kristalore in-va, në të cilën kryesisht shkaktohet ngjitja ndërmjet grimcave. lidhjet jonike...

  Enciklopedia kimike

• - përbëhet nga dy jone me ngarkesë të kundërt të mbajtur së bashku në mënyrë elektrostatike. forcat, dispersioni, jon-dipol ose disa ndërveprime të tjera...

  Enciklopedia kimike

• - shih rrezet atomike...

  Enciklopedia kimike

• - shih rrezet atomike...

  Enciklopedia kimike

• - Pajisjet jonike janë të njëjta me pajisjet e shkarkimit të gazit...

  Enciklopedia e teknologjisë

• - një sistem i madhësive atomike i propozuar nga Lebedev në 1966 ...

  Enciklopedia gjeologjike

• - njësoj si pajisjet e shkarkimit të gazit...

  Fjalori i madh enciklopedik politeknik

• - karakteristikat e atomeve që bëjnë të mundur vlerësimin e përafërt të distancave ndëratomike në substanca...
• - kristalet në të cilat kohezioni i grimcave është kryesisht për shkak të lidhjeve kimike jonike. I. deri mund të përbëhet nga jone monoatomike dhe poliatomike...

  Enciklopedia e Madhe Sovjetike

• - karakteristikat e kushtëzuara të joneve të përdorura për përafrimin e distancave ndërbërthamore në kristalet jonike...

  Enciklopedia e Madhe Sovjetike

• - karakteristikat që bëjnë të mundur përafërsisht vlerësimin e distancave ndëratomike në molekula dhe kristale. Përcaktuar kryesisht nga të dhënat e analizës strukturore me rreze X...
• - karakteristikat e distancave ndërmjet bërthamave të kationeve dhe anioneve në kristalet jonike...

  Fjalor i madh enciklopedik

"Rrezet jonike" në libra

Bateritë litium-jon

Nga libri Ish-banor i qytetit në fshat. Recetat më të mira për të jetuar në fshat autor Kashkarov Andrey

Bateritë litium-jon Bateritë litium-jon (Li-Ion) tregojnë performancë të mirë në temperatura të ulëta. Shumica e prodhuesve e specifikojnë këtë lloj baterie deri në -20 °C dhe në ngarkesë të ulët bateritë janë në gjendje të japin deri në 70% të kapacitetit të tyre në

P3.4. Si të ruani bateritë e laptopëve litium-jon. Disa rekomandime

Nga libri Hidraulik modern i apartamenteve, ndërtues dhe elektricist autor Kashkarov Andrey Petrovich

P3.4. Si të ruani bateritë e laptopëve litium-jon. Disa rekomandime: Bateritë duhet të ruhen në gjendje të ngarkuar në temperatura nga +15 °C deri në +35 °C me lagështi normale të ajrit; Me kalimin e kohës, bateria shkarkohet pak vetë, edhe nëse ruhet veçmas nga

Rrezet atomike

Nga libri Enciklopedia e Madhe Sovjetike (AT) nga autori TSB

Kristalet jonike

TSB

Pajisjet jonike

Nga libri Enciklopedia e Madhe Sovjetike (IO) e autorit TSB

Rrezet jonike

Nga libri Enciklopedia e Madhe Sovjetike (IO) e autorit TSB

2.4.1. Bateritë litium-jon

Nga libri i autorit

2.4.1. Bateritë litium-jon Bateritë litium-jon janë duke fituar terren në tregun e komunikimeve celulare. Kjo është për shkak të avantazheve të tyre si: densiteti i lartë i energjisë elektrike (dyfishi i një baterie NiCd me të njëjtën madhësi, dhe për këtë arsye gjysma e

Instalimet e joneve dhe lazerit

Nga libri Rregullat për instalimet elektrike në pyetje dhe përgjigje [Një manual për studimin dhe përgatitjen për një test njohurish] autor Krasnik Valentin Viktorovich

Instalimet e joneve dhe lazerit Pyetje. Si duhet të konfigurohen dhe vendosen instalimet e joneve dhe lazerit? Duhet të konfigurohen dhe njësitë e përfshira në to duhet të vendosen duke marrë parasysh masat për të siguruar imunitetin ndaj zhurmës të qarqeve të kontrollit dhe matjes së këtyre

Bateritë litium-jon (Li-Ion).

Nga libri Power Supplies and Chargers nga autori

Bateritë litium-jon (Li-Ion) Litiumi është metali më i lehtë, por në të njëjtën kohë ka edhe një potencial elektrokimik shumë negativ. Për shkak të kësaj, litiumi karakterizohet nga energjia elektrike specifike teorike më e lartë. Burimet dytësore