İyon yarıçapı problemi teorik kimyanın en önemli problemlerinden biridir ve terimlerin kendisi de "iyonik yarıçap" Ve " kristal yarıçapı"karşılık gelen boyutları karakterize eden iyonik-kovalent yapı modelinin bir sonucudur. Yarıçap sorunu öncelikle yapısal kimya (kristal kimyası) çerçevesinde gelişir.
Bu kavram, M. Laue (1912) tarafından X-ışını kırınımının keşfedilmesinden sonra deneysel olarak doğrulandı. Kırınım etkisinin tanımı pratikte iyonik modelin R. Kossel ve M. Born'un çalışmalarındaki gelişiminin başlangıcıyla örtüşüyordu. Daha sonra, bir dizi modern yapısal analiz yönteminin (X-ışını, nötron, elektron kırınımı vb.) geliştirilmesine temel teşkil eden elektronların, nötronların ve diğer temel parçacıkların kırınımı keşfedildi. Yarıçap kavramı, kafes enerjisi kavramının, en yakın paketleme teorisinin geliştirilmesinde belirleyici bir rol oynamış ve Magnus-Goldschmidt kurallarının, Goldschmidt-Fersman izomorfizm kurallarının vb. ortaya çıkmasına katkıda bulunmuştur.
1920'lerin başlarında. iki aksiyom kabul edildi: iyonların bir yapıdan diğerine aktarılabilirliği ve boyutlarının sabitliği. Metallerdeki çekirdekler arası en kısa mesafelerin yarısını yarıçap olarak almak oldukça mantıklı görünüyordu (Bragg, 1920). Bir süre sonra (Huggins, Slater) arasında bir korelasyon keşfedildi. atom yarıçapı ve karşılık gelen atomların değerlik elektronlarının maksimum elektron yoğunluğuna olan mesafeler.
Sorun iyonik yarıçap (evet) biraz daha karmaşıktır. İyonik ve kovalent kristallerde, X-ışını kırınım analizine göre aşağıdakiler gözlenir: (1) örtüşme yoğunluğunda daha elektronegatif bir atoma doğru hafif bir kayma ve (2) bağ hattında minimum elektron yoğunluğu ( yakın mesafelerdeki iyonların elektron kabukları birbirini itmelidir). Bu minimumun, yarıçapların ölçülebildiği bireysel iyonlar arasındaki temas alanı olduğu varsayılabilir. Bununla birlikte, nükleer mesafelere ilişkin yapısal verilerden, bireysel iyonların katkısını belirlemenin ve buna bağlı olarak iyonik yarıçapları hesaplamanın bir yolunu bulmak imkansızdır. Bunu yapmak için en azından bir iyonun yarıçapını veya iyon yarıçaplarının oranını belirtmeniz gerekir. Bu nedenle, zaten 1920'lerde. böyle bir belirleme için bir takım kriterler önerildi (Lande, Pauling, Goldschmidt, vb.) ve farklı iyonik ve atomik yarıçap sistemleri oluşturuldu (Arens, Goldschmidt, Bokiy, Zachariazen, Pauling) (yerli kaynaklarda sorun şu şekilde anlatılmıştır: detay: V.I. Lebedev, V.S. Urusov ve B.K. Weinstein).
Şu anda, iyon yarıçapı Shannon ve Pruitt sistemi en güvenilir olarak kabul edilmektedir; burada iyon yarıçapı F“(r f0W F" = 1,19 A) ve O 2_ (r f0W O 2- = 1,26 A) başlangıç olarak alınır. bir (B.K. Vainshtein'in monografilerinde bunlara fiziksel denir.) Tablo 3.1. Bu sistem, 0,01 A düzeyindeki çoğu iyonik bileşikteki (florürler ve oksijen tuzları) nükleerler arası mesafelerin hesaplanmasında doğruluk sağlar ve makul tahminlere izin verir. yapısal veri bulunmayan iyonların yarıçapları Böylece, Shannon'ın 1988'deki Pruitt verilerine dayanarak, iyonlar için o zamanlar bilinmeyen yarıçapların hesaplanması gerçekleştirildi. D- sonraki deneysel verilerle tutarlı olarak yüksek oksidasyon durumlarında geçiş metalleri.
Tablo 3.1
Geçiş elemanlarının (CN 6) bazı iyonik yarıçapları (Shannon ve Pruitt'e göre)
|
0,7 5LS |
||||||||||||||||||
Masanın sonu. 3.1
|
0,75 ll |
|||||||||||
CC 4 ; B CC2; LS- düşük dönüş durumu; H.S.- yüksek dönüş durumu.
İyonik yarıçapların önemli bir özelliği, CN iki birim değiştiğinde yaklaşık %20 oranında farklılık göstermeleridir. Oksidasyon durumları iki birim değiştiğinde yaklaşık olarak aynı değişiklik meydana gelir. Çapraz geçiş
Periyodik özellik değişikliği örnekleri
Kuantum mekaniği parçacık koordinatlarının kesin olarak belirlenmesini yasakladığından "atom yarıçapı" ve "iyon yarıçapı" kavramları görecelidir. Atomik yarıçaplar, metal atomlarının yarıçaplarına, metal olmayan atomların kovalent yarıçaplarına ve soy gaz atomlarının yarıçaplarına bölünmüştür. İlgili basit maddelerin kristallerindeki atom katmanları arasındaki mesafenin yarısı kadar (Şekil 2.1) x-ışını veya nötron kırınımı yöntemleriyle belirlenirler.
Pirinç. 2.1. “Atom yarıçapı” kavramının tanımına
Genel olarak, bir atomun yarıçapı yalnızca atomların doğasına değil, aynı zamanda aralarındaki kimyasal bağın doğasına, toplanma durumuna, sıcaklığa ve bir dizi başka faktöre de bağlıdır. Bu durum “atom yarıçapı” kavramının göreliliğini bir kez daha ortaya koymaktadır. Atomlar sıkıştırılamaz, hareketsiz toplar değildir; daima dönme ve titreşim hareketinde yer alırlar. Masada Tablo 2.1 ve 2.2'de bazı metal atomlarının yarıçapları ve metal olmayan atomların kovalent yarıçapları gösterilmektedir.
Tablo 2.1
Bazı metallerin atom yarıçapları
| Metal | r a, pm | Metal | r a, pm |
| Li | Rb | ||
| Olmak | efendim | ||
| Hayır | e | ||
| Mg | Zr | ||
| Al | Not | ||
| k | Ay | ||
| CA | Tc | ||
| Sc | Ru | ||
| Ti | Rh | ||
| V | Pd | ||
| CR | Ag | ||
| Mu | CD | ||
| Fe | İçinde | ||
| ortak | C'ler | ||
| Hayır | Ba | ||
| Cu | La | ||
| Zn | HF |
Tablo 2.2
Ametal atomların kovalent yarıçapları
Soy gaz atomlarının yarıçapları, karşılık gelen periyotlardaki metal olmayan atomların yarıçaplarından önemli ölçüde daha büyüktür (Tablo 2.2), çünkü soy gaz kristallerinde atomlar arası etkileşim çok zayıftır.
Gaz He Ne Ar Kr Xe
ra, rm 122 160 191 201 220
İyonik yarıçapların ölçeği elbette atom yarıçaplarının ölçeğiyle aynı ilkelere dayandırılamaz. Dahası, kesin olarak konuşursak, tek bir iyonun tek bir özelliği bile objektif olarak belirlenemez. Bu nedenle, iyonik yarıçapların birkaç ölçeği vardır, bunların hepsi görecelidir, yani belirli varsayımlara dayanarak inşa edilmiştir. İyonik yarıçapların modern ölçeği, iyonlar arasındaki sınırın, iyonların merkezlerini birleştiren çizgi üzerindeki minimum elektron yoğunluğunun noktası olduğu varsayımına dayanmaktadır. Masada Tablo 2.3 bazı iyonların yarıçaplarını göstermektedir.
Tablo 2.3
Bazı iyonların yarıçapları
| Ve o | pm miyim | Ve o | ben, pm |
| Li+ | Min 2+ | ||
| 2+ ol | Mn 4+ | ||
| B3+ | Mn 7+ | ||
| Ç 4+ | Fe 2+ | ||
| N 5+ | Fe 3+ | ||
| O2– | Co2+ | ||
| F - | Co 3+ | ||
| Na+ | Hayır 2+ | ||
| Mg 2+ | Cu+ | ||
| Al 3+ | Cu 2+ | ||
| Evet 4+ | Kardeşim – | ||
| P5+ | Pzt 6+ | ||
| S 2– | TC 7+ | ||
| Cl – | Ag+ | ||
| Cl 5+ | BEN - | ||
| Cl 7+ | Ce 3+ | ||
| Kr6+ | Ad 3+ | ||
| Lu 3+ |
Periyodik yasa, atomik ve iyonik yarıçaplardaki değişikliklerde aşağıdaki kalıplara yol açar.
1) Soldan sağa doğru periyotlarda, genel olarak atomun yarıçapı, eşit olmayan bir şekilde de olsa azalır, daha sonra soy gaz atomu için sonunda keskin bir şekilde artar.
2) Alt gruplarda yukarıdan aşağıya doğru atomun yarıçapı artar: ana alt gruplarda daha önemli ve ikincil alt gruplarda daha az anlamlı. Bu modelleri atomun elektronik yapısının konumundan açıklamak kolaydır. Bir periyotta bir önceki elementten diğerine geçiş sırasında elektronlar aynı katmana, hatta aynı kabuğa giderler. Çekirdeğin artan yükü, elektronların çekirdeğe daha güçlü çekilmesine yol açar ve bu, elektronların karşılıklı itilmesiyle telafi edilmez. Alt gruplarda, elektronik katmanların sayısının artması ve dış elektronların çekirdeğe çekilmesinin derin katmanlar tarafından engellenmesi, atom yarıçapının artmasına neden olur.
3) Katyonun yarıçapı atomun yarıçapından küçüktür ve katyonun yükü arttıkça azalır, örneğin:
4) Anyonun yarıçapı atomun yarıçapından daha büyüktür, örneğin:
5) Periyodik olarak, aynı yüke sahip d elemanlarının iyonlarının yarıçapları giderek azalır, buna d-sıkışması denir, örneğin:
6) Benzer bir fenomen, f elementlerinin iyonları için de gözlenir - dönemlerde, aynı yükteki f elementlerinin iyonlarının yarıçapları düzgün bir şekilde azalır, buna f-sıkışması denir, örneğin:
7) Aynı tipteki (benzer elektron “tacına” sahip) iyonların yarıçapları alt gruplarda kademeli olarak artar, örneğin:
8) Farklı iyonlar aynı sayıda elektrona sahipse (bunlara izoelektronik denir), bu tür iyonların boyutu doğal olarak iyon çekirdeğinin yükü tarafından belirlenecektir. En küçük iyon, en yüksek nükleer yüke sahip olan iyon olacaktır. Örneğin Cl –, S 2–, K +, Ca 2+ iyonları aynı sayıda elektrona (18) sahiptir; bunlar izoelektronik iyonlardır. Bunlardan en küçüğü, en büyük nükleer yüke (+20) sahip olduğu için kalsiyum iyonu olacak ve en büyüğü, en küçük nükleer yüke (+16) sahip olan S 2- iyonu olacaktır. Böylece aşağıdaki model ortaya çıkar: izoelektronik iyonların yarıçapı, iyon yükünün artmasıyla azalır.
Asitlerin ve bazların bağıl kuvveti (Kossel diyagramı)
Tüm oksijen asitleri ve bazları moleküllerinde E n+ – O 2– – H + parçasını içerir. Bir bileşiğin asidik veya bazik tipe göre ayrışmasının, elementin atomunun oksidasyon derecesi (daha doğrusu değerlik) ile ilişkili olduğu iyi bilinmektedir. Bu parçadaki bağın tamamen iyonik olduğunu varsayalım. Bu oldukça kaba bir yaklaşımdır, çünkü bir atomun değeri arttıkça bağlarının polaritesi önemli ölçüde zayıflar (bkz. Bölüm 3).
Bir oksijen asit veya baz molekülünden kesilen bu sert parçada, bir proton veya hidroksil anyonu salınımıyla sırasıyla bağ bölünmesi ve ayrışma bölgesi, E n + ve O arasındaki etkileşimin büyüklüğü ile belirlenecektir. 2– iyonlar. Bu etkileşim ne kadar güçlü olursa ve iyonun yükündeki artış (oksidasyon durumu) ve yarıçapındaki azalma ile artacaksa, O-H bağının kopması ve asit tipi ayrışma olasılığı da o kadar artar. Böylece, oksijen asitlerinin gücü, elementin atomunun oksidasyon durumunun artması ve iyonunun yarıçapının azalmasıyla artacaktır. .
Burada ve aşağıda, ikisinden daha güçlü olanın, çözeltideki aynı molar konsantrasyonda, daha yüksek derecede ayrışmaya sahip olan elektrolit olduğuna dikkat edin. Kossel şemasında iki faktörün analiz edildiğini vurguluyoruz: oksidasyon durumu (iyon yükü) ve iyon yarıçapı.
Örneğin, iki asitten hangisinin daha güçlü olduğunu bulmak gerekir - selenik H2SeO4 veya selenöz H2SeO3. H 2 SeO 4'te selenyum atomunun oksidasyon durumu (+6), selenöz asitten (+4) daha yüksektir. Aynı zamanda Se 6+ iyonunun yarıçapı Se 4+ iyonunun yarıçapından daha küçüktür. Sonuç olarak her iki faktör de selenik asidin selenöz asitten daha güçlü olduğunu göstermektedir.
Başka bir örnek manganez asit (HMnO 4) ve renyum asittir (HReO 4). Bu bileşiklerdeki Mn ve Re atomlarının oksidasyon durumları aynıdır (+7), dolayısıyla Mn 7+ ve Re 7+ iyonlarının yarıçapları karşılaştırılmalıdır. Alt gruptaki aynı tip iyonların yarıçapları arttığından Mn 7+ iyonunun yarıçapının daha küçük olduğu, yani manganez asidinin daha güçlü olduğu sonucuna varıyoruz.
Gerekçelerle durum tam tersi olacaktır. Bazların kuvveti, bir elementin atomunun oksidasyon durumunun azalması ve iyonunun yarıçapının artmasıyla artar. . Dolayısıyla, aynı element farklı bazlar (örneğin EON ve E(OH)3) oluşturuyorsa, ilk durumda oksidasyon durumu daha düşük olduğundan ve E'nin yarıçapı daha düşük olduğundan ikincisi birinciden daha zayıf olacaktır. + iyonu E3+ iyonunun yarıçapından daha büyüktür. Alt gruplarda benzer bazların gücü artacaktır. Örneğin alkali metal hidroksitlerin en kuvvetli bazı FrOH, en zayıfı ise LiOH'dir. Karşılık gelen elektrolitlerin ayrışma derecelerinin karşılaştırılmasından bahsettiğimizi ve elektrolitin mutlak gücü meselesiyle ilgili olmadığımızı bir kez daha vurgulayalım.
Oksijensiz asitlerin bağıl gücünü değerlendirirken aynı yaklaşımı kullanırız. Bu bileşiklerin moleküllerinde bulunan E n – – H + parçasını iyonik bir bağla değiştiririz:
Bu iyonlar arasındaki etkileşimin gücü elbette iyonun yükü (element atomunun oksidasyon durumu) ve yarıçapı tarafından belirlenir. Coulomb yasasını akılda tutarak şunu elde ederiz: oksijensiz asitlerin gücü, bir elementin atomunun oksidasyon durumunun azalması ve iyonunun yarıçapının artmasıyla artar. .
Çözeltideki oksijensiz asitlerin gücü, örneğin hidrohalik asitler gibi alt grupta artacaktır, çünkü bir elementin atomunun aynı derecede oksidasyonu ile iyonunun yarıçapı artar.
Kimyasal bağ oluşumunda rol oynayan kimyasal elementlerin en önemli özelliklerinden biri atomun (iyon) boyutudur: arttıkça atomlar arası bağların gücü azalır. Bir atomun (iyonun) boyutu genellikle yarıçapının veya çapının değeriyle belirlenir. Bir atomun (iyon) net sınırları olmadığından, "atomik (iyonik) yarıçap" kavramı, bir atomun (iyon) elektron yoğunluğunun %90-98'inin bu yarıçaptaki bir kürede bulunduğunu ima eder. Atomik (iyonik) yarıçapların değerlerini bilmek, kristallerdeki nükleer mesafeleri (yani bu kristallerin yapısını) tahmin etmeye izin verir, çünkü birçok problem için atomların (iyonların) çekirdekleri arasındaki en kısa mesafelerin toplamı düşünülebilir. atomik (iyonik) yarıçapları, ancak bu tür bir toplamsallık yaklaşıktır ve her durumda karşılanmaz.
Altında atom yarıçapı Kimyasal bir bağın oluşumunda yer alan kimyasal element (iyonik yarıçap hakkında, aşağıya bakınız), genel durumda, elementin kristal kafesindeki en yakın atomlar arasındaki nükleerler arası denge mesafesinin yarısının anlaşılması kabul edildi. Atomları (iyonları) sert toplar halinde ele alırsak çok basit olan bu kavramın aslında karmaşık ve çoğu zaman belirsiz olduğu ortaya çıkar. Bir kimyasal elementin atomik (iyonik) yarıçapı sabit bir değer değildir, ancak en önemlileri kimyasal bağın türü olan bir dizi faktöre bağlı olarak değişir.
ve koordinasyon numarası.
Farklı kristallerdeki aynı atom (iyon) farklı türde kimyasal bağlar oluşturursa, o zaman kovalent bağa sahip bir kristalde birkaç yarıçapa sahip olacaktır; iyonik bağa sahip bir kristalde iyonik; metalde metalik; van der Waals moleküler bir kristalde. Kimyasal bağ türünün etkisi aşağıdaki örnekte görülebilir. Elmasta dört kimyasal bağın tümü kovalenttir ve oluşur sp 3-melezler, yani belirli bir atomun dört komşusunun tümü aynı üzerindedir
ondan aynı uzaklıkta ( D= 1,54 A˚) ve elmastaki karbonun kovalent yarıçapı şöyle olacaktır:
0,77 A˚'ye eşittir. Bir arsenik kristalinde kovalent bağlarla bağlanan atomlar arasındaki mesafe ( D 1 = 2,52 A˚), van der Waals kuvvetleriyle bağlanan atomlar arasında önemli ölçüde daha az ( D 2 = 3,12 A˚), yani As'ın kovalent yarıçapı 1,26 A˚ ve van der Waals yarıçapı 1,56 A˚ olacaktır.
Koordinasyon numarası değiştiğinde atomik (iyonik) yarıçap da çok keskin bir şekilde değişir (bu, elementlerin polimorfik dönüşümleri sırasında gözlemlenebilir). Koordinasyon numarası ne kadar düşük olursa, uzayın atomlarla (iyonlarla) dolma derecesi o kadar düşük olur ve nükleerler arası mesafeler o kadar küçük olur. Koordinasyon sayısındaki bir artışa her zaman nükleerler arası mesafelerdeki bir artış eşlik eder.
Yukarıdakilerden, kimyasal bir bağın oluşumuna katılan farklı elementlerin atomik (iyonik) yarıçaplarının, yalnızca aynı tür kimyasal bağın gerçekleştiği kristaller oluşturduklarında ve bu elementlerin aynı koordinasyon numaralarına sahip olduklarında karşılaştırılabileceği anlaşılmaktadır. oluşan kristallerde.
Atomik ve iyonik yarıçapların temel özelliklerini daha ayrıntılı olarak ele alalım.
Altında elementlerin kovalent yarıçapları Kovalent bir bağla bağlanan en yakın atomlar arasındaki denge çekirdekler arası mesafenin yarısını anlamak gelenekseldir.
Kovalent yarıçapların bir özelliği, aynı koordinasyon numarasına sahip farklı "kovalent yapılar"daki sabitliğidir. Z j. Ek olarak, kovalent yarıçaplar, kural olarak, birbirleriyle eklemeli olarak ilişkilidir, yani A-B mesafesi, kovalent bağların varlığında A-A ve B-B mesafelerinin toplamının yarısına eşittir ve her üç yapıda da aynı koordinasyon sayıları.
Normal, tetrahedral, oktahedral, ikinci dereceden ve doğrusal kovalent yarıçaplar vardır.
Bir atomun normal kovalent yarıçapı, atomun periyodik tablodaki yerine karşılık gelen sayıda kovalent bağ oluşturduğu duruma karşılık gelir: karbon için - 2, nitrojen için - 3, vb. Bu durumda, farklı değerler bağların çokluğuna (sırasına) (tek bağ, çift, üçlü) bağlı olarak normal yarıçaplar elde edilir. Hibrit elektron bulutları üst üste geldiğinde bir bağ oluşuyorsa, tetrahedralden söz edilir.
(Z k = 4, sp 3-hibrit yörüngeler), oktahedral ( Z k = 6, D 2sp 3-hibrit yörüngeler), ikinci dereceden ( Z k = 4, dsp 2-hibrit yörüngeler), doğrusal ( Z k = 2, sp-hibrit yörüngeler) kovalent yarıçaplar.
Kovalent yarıçaplar hakkında aşağıdakileri bilmek faydalıdır (bir dizi element için kovalent yarıçap değerleri verilmiştir).
1. Kovalent yarıçaplar, iyonik yarıçapların aksine, küresel şekle sahip atomların yarıçapları olarak yorumlanamaz. Kovalent yarıçaplar yalnızca kovalent bağlarla birleşen atomlar arasındaki çekirdekler arası mesafeleri hesaplamak için kullanılır ve aynı türden kovalent olarak bağlanmamış atomlar arasındaki mesafeler hakkında hiçbir şey söylemez.
2. Kovalent yarıçapın büyüklüğü, kovalent bağın çokluğuna göre belirlenir. Üçlü bağ, çift bağdan daha kısadır ve bu da tekli bağdan daha kısadır, dolayısıyla üçlü bağın kovalent yarıçapı, çift bağın kovalent yarıçapından daha küçüktür; bu da daha küçüktür.
Bekar. Bağın çokluk sırasının tam sayı olması gerekmediği unutulmamalıdır. Bağın rezonans niteliğinde olması durumunda da fraksiyonel olabilir (benzen molekülü, Mg2 Sn bileşiği, aşağıya bakınız). Bu durumda kovalent yarıçap, bağ çokluğunun tüm sıralarına karşılık gelen değerler arasında bir ara değere sahiptir.
3. Bağ, karışık kovalent-iyonik nitelikteyse, ancak bağın yüksek derecede kovalent bileşenine sahipse, o zaman kovalent yarıçap kavramı getirilebilir, ancak bağın iyonik bileşeninin değeri üzerindeki etkisi olamaz. ihmal edilmek. Bazı durumlarda, bu etki kovalent yarıçapta bazen 0,1 A˚'ye kadar önemli bir azalmaya yol açabilir. Ne yazık ki, bu etkinin büyüklüğünü farklı şekillerde tahmin etmeye çalışıyoruz.
davalarda henüz başarılı olunamadı.
4. Kovalent yarıçapın büyüklüğü, kovalent bağ oluşumunda rol alan hibrit yörüngelerin türüne bağlıdır.
İyonik yarıçaplar doğal olarak, en yakın iyonların çekirdekleri arasındaki mesafelerin toplamının yarısı kadar belirlenemez, çünkü kural olarak katyonların ve anyonların boyutları keskin bir şekilde farklılık gösterir. Ayrıca iyonların simetrisi küreselden biraz farklı olabilir. Ancak gerçek iyonik kristaller için iyon yarıçapıİyonun yaklaştırıldığı topun yarıçapını anlamak gelenekseldir.
İyonik yarıçaplar, iyonik kristallerdeki çekirdekler arası mesafeleri yaklaşık olarak hesaplamak için kullanılır. En yakın katyon ve anyon arasındaki mesafelerin iyonik yarıçaplarının toplamına eşit olduğuna inanılmaktadır. Bu tür kristallerde iyonik yarıçaplar boyunca çekirdekler arası mesafelerin belirlenmesindeki tipik hata ≈0,01 A˚'dir.
Bireysel iyonların iyonik yarıçaplarının değerlerinde farklılık gösteren, ancak yaklaşık olarak aynı nükleer mesafelere yol açan birkaç iyonik yarıçap sistemi vardır. İyonik yarıçapların belirlenmesine yönelik ilk çalışma, 20. yüzyılın 20'li yıllarında V. M. Goldshmit tarafından gerçekleştirildi. Yazar, bir yandan X-ışını yapısal analizi ile ölçülen iyonik kristallerdeki çekirdekler arası mesafeleri, diğer yandan belirlenen iyonik yarıçap F− ve O2− değerlerini kullandı.
Refraktometri yöntemiyle. Diğer sistemlerin çoğu aynı zamanda kırınım yöntemleriyle belirlenen kristallerdeki çekirdekler arası mesafelere ve belirli bir iyonun iyon yarıçapının bazı "referans" değerlerine de dayanır. En çok bilinen sistemde
Bu referans değerinin Pauling'i, peroksit iyonu O2−'nin iyon yarıçapıdır; şuna eşittir:
1,40 A˚ O2− için bu değer teorik hesaplamalarla iyi bir uyum içindedir. En güvenilirlerden biri olarak kabul edilen G.B. Bokiy ve N.V. Belov'un sisteminde O2−'nin iyon yarıçapı 1,36 A˚'ye eşit alınır.
70-80'li yıllarda, çekirdeği birleştiren çizgideki minimum elektron yoğunluğunun iyon sınırı olarak alınması koşuluyla, X-ışını yapısal analiz yöntemleri kullanılarak elektron yoğunluğunun ölçülmesiyle iyonların yarıçaplarının doğrudan belirlenmesi için girişimlerde bulunuldu. Bu doğrudan yöntemin, katyonların iyonik yarıçaplarının fazla tahmin edilmesine ve anyonların iyonik yarıçaplarının hafife alınmış değerlerine yol açtığı ortaya çıktı. Ayrıca doğrudan belirlenen iyon yarıçapı değerlerinin bir bileşikten diğerine aktarılamadığı ve toplanabilirlikten sapmaların çok büyük olduğu ortaya çıktı. Bu nedenle, bu tür iyonik yarıçaplar, nükleer mesafeleri tahmin etmek için kullanılmaz.
İyonik yarıçaplarla ilgili şunları bilmekte fayda var (aşağıdaki tablolarda Bokiy ve Belov'a göre iyon yarıçapı değerleri verilmektedir).
1. Aynı elementin iyonları için iyon yarıçapı, yüküne bağlı olarak değişir ve aynı iyon için koordinasyon numarasına bağlıdır. Koordinasyon sayısına bağlı olarak tetrahedral ve oktahedral iyonik yarıçaplar ayırt edilir.
2. Bir dikey sıra içinde, daha doğrusu bir grup içinde, periyodik
Sistemlerde, elektronların kapladığı kabukların sayısı ve dolayısıyla iyonun boyutu arttığından, aynı yüke sahip iyonların yarıçapları, elementin atom numarası arttıkça artar.
|
Yarıçap, A˚ |
3. Aynı periyoda ait pozitif yüklü atom iyonları için iyon yarıçapları yükün artmasıyla hızla azalır. Hızlı azalma, iki ana faktörün tek yöndeki etkisi ile açıklanmaktadır: "onların" elektronlarının, artan atom numarasıyla yükü artan katyon tarafından güçlü bir şekilde çekilmesi; katyonun yükünün artmasıyla katyon ve çevredeki anyonlar arasındaki etkileşimin gücünde bir artış.
|
Yarıçap, A˚ |
4. Aynı periyoda ait negatif yüklü atom iyonları için iyon yarıçapları, negatif yük arttıkça artar. Önceki paragrafta tartışılan iki faktör bu durumda zıt yönlerde hareket eder ve ilk faktör baskındır (bir anyonun negatif yükündeki bir artışa iyonik yarıçapındaki bir artış eşlik eder), dolayısıyla artan iyon yarıçapındaki artış Negatif yük, önceki durumdaki azalmaya göre önemli ölçüde daha yavaş gerçekleşir.
|
Yarıçap, A˚ |
5. Aynı element için, yani aynı başlangıç elektronik konfigürasyonunda, katyonun yarıçapı anyonunkinden daha küçüktür. Bunun nedeni, harici "ek" elektronların anyon çekirdeğine çekiciliğinin azalması ve iç elektronlar nedeniyle tarama etkisinin artmasıdır (katyonun elektron eksikliği vardır ve anyonun fazlalığı vardır).
|
Yarıçap, A˚ |
6. Aynı yüke sahip iyonların boyutları periyodik tablonun periyodikliğine uygundur. Ancak iyon yarıçapı nükleer yük ile orantılı değildir. Z Bunun nedeni elektronların çekirdek tarafından güçlü bir şekilde çekilmesidir. Ek olarak, periyodik bağımlılığın bir istisnası, aynı yüke sahip atomların ve iyonların yarıçaplarının artmadığı, ancak artan atom numarasıyla azaldığı lantanitler ve aktinitlerdir (lantanit sıkıştırması ve aktinit sıkıştırması olarak adlandırılır).11
11Lantanit sıkıştırması ve aktinit sıkıştırması, lantanitlerde ve aktinitlerde artan atom numarası dolgusu ile eklenen elektronların olmasından kaynaklanmaktadır. dahili d Ve F- Belirli bir periyodun baş kuantum sayısından daha küçük bir baş kuantum sayısına sahip kabuklar. Ayrıca kuantum mekaniksel hesaplamalara göre D ve özellikle F elektronun çekirdeğe olduğundan çok daha yakın olduğunu belirtir S Ve P belirli bir periyodun büyük kuantum sayısına sahip durumları, dolayısıyla D Ve F-elektronlar atomun iç bölgelerinde bulunur, ancak bu durumların elektronlarla doldurulması (enerji alanındaki elektronik seviyelerden bahsediyoruz) farklı şekilde gerçekleşir.
Metal yarıçapları metal elementinin kristalleşen yapısındaki atomların çekirdekleri arasındaki en kısa mesafenin yarısına eşit kabul edilir. Koordinasyon numarasına bağlıdırlar. Herhangi bir elementin metalik yarıçapını alırsak Z k = birim başına 12, o zaman Z k = 8, aynı elemanın 6 ve 4 metal yarıçapı sırasıyla 0,98'e eşit olacaktır; 0,96; 0.88. Metal yarıçapları toplanabilirlik özelliğine sahiptir. Değerlerinin bilgisi, intermetalik bileşiklerin kristal kafeslerinin parametrelerinin yaklaşık olarak tahmin edilmesini mümkün kılar.
Aşağıdaki özellikler metallerin atom yarıçaplarının karakteristiğidir (metallerin atom yarıçaplarının değerlerine ilişkin veriler bulunabilir).
1. Geçiş metallerinin metalik atom yarıçapları genellikle geçiş olmayan metallerin metalik atom yarıçaplarından daha küçüktür, bu da geçiş metallerindeki daha büyük bağ mukavemetini yansıtır. Bu özellik, geçiş grubu metalleri ve periyodik tablodaki onlara en yakın metallerin elektronik yapıya sahip olmasından kaynaklanmaktadır. D-kabuklar ve elektronlar D-durumlar kimyasal bağların oluşumunda rol alabilir. Bağın güçlendirilmesi kısmen bağın kovalent bileşeninin ortaya çıkmasından ve kısmen de iyonik çekirdeklerin van der Waals etkileşiminden kaynaklanabilir. Demir ve tungsten kristallerinde, örneğin elektronlar D-durumları bağlanma enerjisine önemli bir katkıda bulunur.
2. Dikey bir grup içinde yukarıdan aşağıya doğru ilerledikçe metallerin atom yarıçapları artar, bunun nedeni elektron sayısındaki tutarlı artıştır (elektronların kapladığı kabuk sayısı artar).
3. Bir periyotta, daha kesin olarak, alkali metalden başlayarak geçiş metalleri grubunun ortasına doğru atomik metal yarıçapları soldan sağa doğru azalır. Aynı sırayla atom çekirdeğinin elektrik yükü artar ve değerlik kabuğundaki elektron sayısı artar. Atom başına bağlanan elektron sayısı arttıkça metalik bağ güçlenir ve aynı zamanda çekirdeğin yükünün artması nedeniyle çekirdek (iç) elektronların çekirdek tarafından çekilmesi artar, dolayısıyla değer artar. metalik atom yarıçapı azalır.
4. Aynı periyoda ait VII ve VIII gruplarının geçiş metalleri, ilk yaklaşıma göre hemen hemen aynı metalik yarıçaplara sahiptir. Görünüşe göre, 5 veya daha fazla elemana sahip olan elementler söz konusu olduğunda D-elektronlar, çekirdeğin yükünde bir artış ve çekirdek elektronlarının çekiciliğinin ilişkili etkileri, atomik metal yarıçapında bir azalmaya yol açar, atomdaki (iyon) artan elektron sayısının neden olduğu etkilerle telafi edilir. metal bir bağın oluşumunda rol oynamaz ve metal yarıçapında bir artışa yol açar (elektronların işgal ettiği durumların sayısı artar).
5. Dördüncü periyottan beşinci periyoda geçiş sırasında geçiş elemanlarının yarıçaplarında (bkz. madde 2) bir artış, geçiş elemanlarında gözlenmez.
beşinci dönemden altıncı döneme geçiş; bu son iki dönemde karşılık gelen elementlerin metalik atom yarıçapları (karşılaştırma dikeydir) hemen hemen aynıdır. Görünüşe göre bu, aralarında bulunan unsurların nispeten derin bir yapıya sahip olmasından kaynaklanıyor. F-kabuk, dolayısıyla nükleer yükteki artış ve buna bağlı çekici etkiler, artan sayıda elektronla (lantanit sıkıştırması) ilişkili etkilerden daha önemlidir.
|
4. periyottan element |
Yarıçap, A˚ |
5. periyottan element |
Yarıçap, A˚ |
6. periyottan element |
Yarıçap, A˚ |
6. Genellikle metalik yarıçaplar iyonik yarıçaplardan çok daha büyüktür, ancak istisnasız hepsi kovalent yarıçaplardan daha büyük olmasına rağmen aynı elemanların kovalent yarıçaplarından çok önemli ölçüde farklı değildir. Aynı elementlerin metalik atomik ve iyonik yarıçaplarının değerlerindeki büyük fark, kökenini neredeyse serbest iletken elektronlara borçlu olan bağın güçlü olmamasıyla açıklanmaktadır (bu nedenle atomlarda nispeten büyük atomlar arası mesafeler gözlemlenmiştir). metal kafes). Aynı elementlerin metalik ve kovalent yarıçaplarının değerlerindeki önemli ölçüde daha küçük fark, metalik bağı bazı özel "rezonans" kovalent bağ olarak düşünürsek açıklanabilir.
Altında van der Waals yarıçapı Van der Waals bağıyla bağlanan en yakın atomlar arasındaki denge nükleer mesafenin yarısını anlamak gelenekseldir. Van der Waals yarıçapları soy gaz atomlarının etkin boyutlarını belirler. Ek olarak, tanımdan da anlaşılacağı gibi, van der Waals atom yarıçapı, bir van der Waals bağı ile bağlanan ve farklı moleküllere ait (örneğin, moleküler kristallerde) aynı adı taşıyan en yakın atomlar arasındaki nükleer mesafenin yarısı olarak düşünülebilir. ). Atomlar birbirlerine van der Waals yarıçaplarının toplamından daha az bir mesafede yaklaştığında güçlü atomlar arası itme meydana gelir. Bu nedenle van der Waals atom yarıçapları, farklı moleküllere ait atomların izin verilen minimum temaslarını karakterize eder. Bazı atomlar için van der Waals atom yarıçapı değerlerine ilişkin veriler şurada bulunabilir.
Van der Waals atom yarıçapı bilgisi, moleküllerin şeklinin ve moleküler kristallerdeki paketlenmelerinin belirlenmesine olanak tanır. Van der Waals yarıçapları, aynı elemanlar için yukarıda listelenen tüm yarıçaplardan çok daha büyüktür ve bu, van der Waals kuvvetlerinin zayıflığıyla açıklanmaktadır.
İyonik kristallerdeki çekirdekler arası mesafeleri yaklaşık olarak hesaplamak için kullanılan iyonların geleneksel özellikleri (Bkz. İyonik yarıçaplar). I. r'nin değerleri. doğal olarak elementlerin Mendeleev'in periyodik tablosundaki konumuyla ilgilidir. I.r. kristal kimyasında yaygın olarak kullanılır (bkz. Kristal kimyası), jeokimyada (bkz. Jeokimya) jeokimyasal süreçlerde iyon ikamesi olgusunu incelerken çeşitli bileşiklerin kristallerinin yapısındaki düzenlilikleri tanımlamayı mümkün kılar, vb.
I. r.'nin çeşitli değer sistemleri önerilmiştir. Bu sistemler genellikle aşağıdaki gözleme dayanır: A ve B'nin bir metal olduğu, X'in bir metal olmadığı AX ve BX bileşimindeki iyonik kristallerdeki A - X ve B - X nükleer mesafeleri arasındaki fark, pratikte değişmez Karşılaştırılan tuzlardaki benzer iyonların koordinasyon sayıları aynıysa, X, ona benzer başka bir ametal ile değiştirilir (örneğin, kloru bromla değiştirirken). Bundan şu sonuç çıkıyor: I. r. toplanabilirlik özelliğine sahiptir, yani deneysel olarak belirlenen çekirdekler arası mesafeler, iyonların karşılık gelen "yarıçaplarının" toplamı olarak düşünülebilir. Bu toplamın terimlere bölünmesi her zaman az çok keyfi varsayımlara dayanır. Farklı yazarlar tarafından önerilen sulama sistemleri, temel olarak farklı başlangıç varsayımlarının kullanılması bakımından farklılık gösterir.
Tablolar, oksidasyon numarasının farklı değerlerine karşılık gelen oksidasyon numaralarını göstermektedir (bkz. Değerlik). +1 dışındaki değerlerde oksidasyon sayısı, atomların gerçek iyonlaşma derecesine karşılık gelmez ve I. r. Bağ doğası gereği büyük ölçüde kovalent olabildiği için daha da geleneksel bir anlam kazanır. I. r'nin değerleri. (Å cinsinden) bazı elementler için (N.V. Belov ve G.B. Bokiy'e göre): 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.
V. L. Kireev.
- - Lipoprotein yapısına sahip olan ve seçicilik sağlayan canlı bir hücrenin ve organellerinin supramoleküler membran sistemleri. çeşitli yerlerden geçerek iyonlar membrandan geçer. Naib, Na+, K+, Ca2+ iyonlarının kanalları ortaktır...
- - biyolün içine yerleştirilmiş moleküler yapılar. membranlar ve iyonların daha yüksek elektrokimyasallara doğru aktarımının gerçekleştirilmesi. potansiyel...
Biyolojik ansiklopedik sözlük
- - Moleküller ve kristallerdeki atomlar arası mesafelerin yaklaşık olarak değerlendirilmesine olanak tanıyan atomların özellikleri...
Fiziksel ansiklopedi
- - Moleküller ve kristallerdeki atomlar arası mesafenin yaklaşık olarak tahmin edilmesine olanak tanıyan atomların etkili özellikleri...
Kimyasal ansiklopedi
- - kristal in-va, burada parçacıklar arasındaki yapışma esas olarak kaynaklanmaktadır. iyonik bağlar...
Kimyasal ansiklopedi
- - elektrostatik olarak bir arada tutulan zıt yüklü iki iyondan oluşur. kuvvetler, dağılım, iyon-dipol veya diğer bazı etkileşimler...
Kimyasal ansiklopedi
- - bkz. Atom yarıçapları...
Kimyasal ansiklopedi
- - bkz. Atom yarıçapları...
Kimyasal ansiklopedi
- - iyon cihazları gaz deşarj cihazlarıyla aynıdır...
Teknoloji ansiklopedisi
- - 1966'da Lebedev tarafından önerilen atom boyutları sistemi...
Jeolojik ansiklopedi
- - gaz boşaltma cihazlarıyla aynı...
Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlüğü
- - Maddelerdeki atomlar arası mesafeleri yaklaşık olarak tahmin etmeyi mümkün kılan atomların özellikleri...
- - parçacıkların yapışmasının ağırlıklı olarak iyonik kimyasal bağlardan kaynaklandığı kristaller. I. to. hem tek atomlu hem de çok atomlu iyonlardan oluşabilir...
Büyük Sovyet Ansiklopedisi
- - İyonik kristallerdeki çekirdekler arası mesafeleri yaklaşık olarak hesaplamak için kullanılan iyonların koşullu özellikleri...
Büyük Sovyet Ansiklopedisi
- - moleküller ve kristallerdeki atomlar arası mesafeleri yaklaşık olarak tahmin etmeyi mümkün kılan özellikler. Esas olarak X-ışını yapısal analiz verilerinden belirlenir...
- - iyonik kristallerdeki katyonların ve anyonların çekirdekleri arasındaki mesafelerin özellikleri...
Büyük ansiklopedik sözlük
Kitaplarda "İyonik yarıçaplar"
Lityum iyon piller
Köydeki Eski Şehir Sakini kitabından. Kırsal yaşam için en iyi tarifler yazar Kaşkarov AndreyLityum-iyon piller Lityum-iyon (Li-Ion) piller düşük sıcaklıklarda iyi performans gösterir. Çoğu üretici bu tür aküyü -20 °C'ye kadar belirtir ve düşük yük altında aküler, kapasitelerinin %70'ini
P3.4. Lityum iyon dizüstü bilgisayar pilleri nasıl saklanır? Birkaç öneri
Modern Apartman Tesisatçısı, İnşaatçı ve Elektrikçi kitabından yazar Kaşkarov Andrey PetroviçP3.4. Lityum iyon dizüstü bilgisayar pilleri nasıl saklanır? Birkaç öneri: Piller, şarj edilmiş durumda, +15 °C ile +35 °C arasındaki sıcaklıklarda, normal hava nemi ile saklanmalıdır; Pil, pilden ayrı olarak saklansa bile zamanla kendi kendine boşalır.
Atom yarıçapı
Yazarın Büyük Sovyet Ansiklopedisi (AT) kitabından TSBİyonik kristaller
TSBİyonik cihazlar
Yazarın Büyük Sovyet Ansiklopedisi (IO) kitabından TSBİyonik yarıçaplar
Yazarın Büyük Sovyet Ansiklopedisi (IO) kitabından TSB2.4.1. Lityum iyon piller
Yazarın kitabından2.4.1. Lityum-iyon piller Lityum-iyon piller mobil iletişim pazarında giderek yer kazanıyor. Bunun nedeni aşağıdaki gibi avantajlarıdır: yüksek elektrik enerjisi yoğunluğu (aynı boyuttaki bir NiCd pilin iki katı, dolayısıyla yarısı kadar).
İyon ve lazer kurulumları
Sorular ve Cevaplarda Elektrik Tesisat Kuralları kitabından [Bilgi testinin incelenmesi ve hazırlanması için bir kılavuz] yazar Krasnik Valentin Viktoroviçİyon ve lazer kurulumları Soru. İyon ve lazer kurulumları nasıl yapılandırılmalı ve yerleştirilmelidir? Kontrol ve ölçüm devrelerinin gürültü bağışıklığını sağlayacak önlemler dikkate alınarak yapılandırılmalı ve bunlara dahil olan üniteler yerleştirilmelidir.
Lityum-iyon (Li-İyon) piller
Yazarın Güç Kaynakları ve Şarj Cihazları kitabındanLityum-iyon (Li-Ion) piller Lityum en hafif metaldir ancak aynı zamanda güçlü bir negatif elektrokimyasal potansiyele de sahiptir. Bu nedenle lityum, teorik olarak en yüksek spesifik elektrik enerjisi ile karakterize edilir. İkincil kaynaklar
