Ion radiuslari muammosi nazariy kimyoda asosiy masalalardan biri bo'lib, atamalarning o'zi "ion radiusi"Va" kristall radiusi”, mos keladigan o'lchamlarni tavsiflovchi strukturaning ion-kovalent modelining natijasidir. Radiuslar muammosi birinchi navbatda strukturaviy kimyo (kristal kimyosi) doirasida rivojlanadi.
Bu kontseptsiya M. Laue (1912) tomonidan rentgen nurlari diffraktsiyasini kashf etgandan keyin eksperimental tasdiqni topdi. Diffraktsiya effektining tavsifi R. Kossel va M. Born asarlarida ion modelining rivojlanishining boshlanishiga deyarli to'g'ri keldi. Keyinchalik elektronlar, neytronlar va boshqa elementar zarrachalarning difraksiyasi kashf qilindi, bu bir qator zamonaviy strukturaviy tahlil usullarini (rentgen, neytron, elektron difraksiyasi va boshqalar) ishlab chiqish uchun asos bo'ldi. Radiuslar kontseptsiyasi panjara energiyasi tushunchasini, eng yaqin o'ramlar nazariyasini shakllantirishda hal qiluvchi rol o'ynadi, Magnus-Goldshmidt qoidalari, Goldshmidt-Fersman izomorfizm qoidalari va boshqalarning paydo bo'lishiga yordam berdi.
1920-yillarning boshlarida. ikkita aksioma qabul qilindi: ionlarning bir strukturadan ikkinchisiga ko'chuvchanligi (o'tkazuvchanligi) va ularning o'lchamlarining doimiyligi. Metalllardagi eng qisqa yadrolararo masofalarning yarmini radiuslar sifatida qabul qilish mantiqiy tuyuldi (Bragg, 1920). Biroz vaqt o'tgach (Xuggins, Slater) o'rtasida korrelyatsiya aniqlandi atom radiuslari va mos keladigan atomlarning valentlik elektronlarining elektron zichligi maksimallarigacha bo'lgan masofalar.
Muammo ion radiusi (g yup) biroz qiyinroq. Ion va kovalent kristallarda, rentgen nurlari diffraktsiyasi tahliliga ko'ra, quyidagilar kuzatiladi: (1) bir-biriga yopishish zichligi biroz elektronegativ atomga siljishi, shuningdek (2) bog'lanish chizig'idagi minimal elektron zichligi ( yaqin masofadagi ionlarning elektron qobiqlari bir-birini itarishi kerak). Ushbu minimal radiuslarni hisoblash mumkin bo'lgan alohida ionlar orasidagi aloqa maydoni sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. Ammo yadrolararo masofalar uchun strukturaviy ma'lumotlardan alohida ionlarning hissasini aniqlash va shunga mos ravishda ion radiuslarini hisoblash usulini topish mumkin emas. Buning uchun kamida bitta ionning radiusini yoki ion radiuslarining nisbatini ko'rsatish kerak. Shuning uchun, allaqachon 1920-yillarda. bunday ta'rifning bir qator mezonlari taklif qilindi (Lande, Pauling, Goldschmidt va boshqalar) va ion va atom radiuslarining turli tizimlari yaratildi (Arens, Goldschmidt, Boki, Zaxariazen, Pauling) (ichki manbalarda muammo tasvirlangan. V.I.Lebedev, V.S.Urusov va B.K.Vaynshteyn tomonidan batafsil).
Hozirgi vaqtda Shannon va Pruittning ion radiuslari tizimi eng ishonchli hisoblanadi, unda ion radiusi F "(r f0W F "= 1,19 A) va O 2_ (r f0W O 2- = 1,26 A) (monografiyalarda). B. K. Vainshteyn, bular fizik deb ataladi.) Davriy tizimning barcha elementlari, turli oksidlanish darajalari va cn uchun, shuningdek, o'tish metall ionlari va turli spin holatlari uchun radius qiymatlari to'plami (qiymatlari cn 6 uchun o'tish elementlarining ionli radiuslari 3.1-jadvalda keltirilgan) Bu tizim eng ionli birikmalarda (ftoridlar va kislorod tuzlari) yadrolararo masofalarni hisoblashda taxminan 0,01 A aniqlikni ta'minlaydi va ionlar radiuslarini oqilona baholash imkonini beradi. Pruitt 1988 yilda ionlar uchun o'sha paytdagi noma'lum radiuslarni hisoblab chiqdi. d- keyingi eksperimental ma'lumotlarga mos keladigan yuqori oksidlanish darajasidagi o'tish metallari.
3.1-jadval
O'tish elementlarining ba'zi ion radiuslari r (Shennon va Pruitt bo'yicha) (CH 6)
|
0,75 LS |
||||||||||||||||||
Jadvalning oxiri. 3.1
|
0,75 lls |
|||||||||||
CC 4 ; b CC 2; LS- past aylanish holati; HS- yuqori aylanish holati.
Ion radiuslarining muhim xususiyati shundaki, ular cn ikki birlikka o'zgarganda taxminan 20% ga farq qiladi. Taxminan bir xil o'zgarish ularning oksidlanish darajasi ikki birlikka o'zgarganda sodir bo'ladi. "Krossover"ni aylantirish
Vaqti-vaqti bilan o'zgaruvchan xususiyatlarga misollar
Kvant mexanikasi zarrachaning koordinatalarini aniq belgilashni taqiqlaganligi sababli, "atom radiusi", "ion radiusi" tushunchalari shartli. Atom radiuslari metall atomlarining radiuslariga, metall bo'lmagan atomlarning kovalent radiuslariga va asil gaz atomlarining radiuslariga bo'linadi. Ular mos keladigan oddiy moddalar kristallaridagi atomlar qatlamlari orasidagi masofaning yarmiga teng (2.1-rasm) rentgen nurlari yoki neytron diffraktsiya usullari bilan aniqlanadi.
Guruch. 2.1. "Atom radiusi" tushunchasining ta'rifi to'g'risida
Umumiy holda, atomning radiusi nafaqat atomlarning tabiatiga, balki ular orasidagi kimyoviy bog'lanishning tabiatiga, agregatsiya holatiga, haroratga va boshqa bir qator omillarga bog'liq. Bu holat yana bir bor "atom radiusi" tushunchasining nisbiyligini ko'rsatadi. Atomlar siqilmaydigan, harakatsiz sharlar emas, ular doimo aylanish va tebranish harakatida ishtirok etadilar. Jadvalda. 2.1 va 2.2 ba'zi metallarning atom radiuslari va metall bo'lmagan atomlarning kovalent radiuslari qiymatlarini ko'rsatadi.
2.1-jadval
Ayrim metallarning atom radiuslari
| Metall | r a, pm | Metall | r a, pm |
| Li | Rb | ||
| Bo'l | Sr | ||
| Na | Y | ||
| mg | Zr | ||
| Al | Nb | ||
| K | Mo | ||
| Ca | Tc | ||
| sc | Ru | ||
| Ti | Rh | ||
| V | Pd | ||
| Cr | Ag | ||
| Mu | CD | ||
| Fe | In | ||
| co | Cs | ||
| Ni | Ba | ||
| Cu | La | ||
| Zn | hf |
2.2-jadval
Metall bo'lmagan atomlarning kovalent radiuslari
Asil gazlar atomlarining radiuslari mos keladigan davrlardagi metall bo'lmaganlar atomlarining radiuslaridan ancha katta (2.2-jadval), chunki asil gazlar kristallarida atomlararo o'zaro ta'sir juda zaif.
Gas He Ne Ar Kr Xe
r a , pm 122 160 191 201 220
Ion radiusi shkalasi, albatta, atom radiusi shkalasi bilan bir xil printsiplarga asoslanishi mumkin emas. Bundan tashqari, aniq aytganda, individual ionning hech qanday xususiyatini ob'ektiv aniqlash mumkin emas. Shuning uchun ion radiuslarining bir nechta shkalalari mavjud, ularning barchasi nisbiydir, ya'ni ular ma'lum bir taxminlar asosida qurilgan. Ion radiuslarining zamonaviy shkalasi ionlar orasidagi chegara ionlar markazlarini tutashtiruvchi chiziqdagi minimal elektron zichlik nuqtasidir, degan taxminga asoslanadi. Jadvalda. 2.3 ba'zi ionlarning radiuslari qiymatlarini ko'rsatadi.
2.3-jadval
Ayrim ionlarning radiusi
| Va u | r i pm | Va u | r i , pm |
| Li+ | Mn2+ | ||
| 2+ bo'ling | Mn4+ | ||
| B3+ | Mn7+ | ||
| C4+ | Fe2+ | ||
| N 5+ | Fe3+ | ||
| O 2– | Co2+ | ||
| F- | Co3+ | ||
| Na+ | Ni2+ | ||
| Mg2+ | Cu+ | ||
| Al 3+ | Cu2+ | ||
| Si 4+ | Br- | ||
| P5+ | Oy 6+ | ||
| S 2– | Tc 7+ | ||
| Cl- | Ag+ | ||
| Cl5+ | men- | ||
| Cl7+ | Ce 3+ | ||
| CR 6+ | Nd 3+ | ||
| Lu 3+ |
Davriy qonun atom va ion radiuslarining o'zgarishida quyidagi qonuniyatlarga olib keladi.
1) Umuman olganda, chapdan o'ngga bo'lgan davrlarda atomning radiusi notekis bo'lsa ham, pasayadi, so'ngra oxirida u asil gaz atomida keskin ortadi.
2) kichik guruhlarda, yuqoridan pastgacha, atom radiusining ortishi sodir bo'ladi: asosiy kichik guruhlarda muhimroq va ikkilamchi guruhlarda kamroq ahamiyatga ega. Bu naqshlarni atomning elektron tuzilishi nuqtai nazaridan tushuntirish oson. Bir davrda, oldingi elementdan ikkinchisiga o'tganda, elektronlar bir xil qatlamga va hatto bir xil qobiqqa o'tadi. Yadroning ortib borayotgan zaryadi elektronlarning yadroga kuchli tortilishiga olib keladi, bu elektronlarning o'zaro itarilishi bilan qoplanmaydi. Kichik guruhlarda elektron qatlamlar sonining ko'payishi va chuqur qatlamlar tomonidan tashqi elektronlar yadrosiga tortishishning skriningi atom radiusining oshishiga olib keladi.
3) Kation radiusi atom radiusidan kichik va kation zaryadining ortishi bilan kamayadi, masalan:
4) Anionning radiusi atomning radiusidan katta, masalan:
5) Davrlarda bir xil zaryadli d-elementlarning ionlarining radiusi asta-sekin kamayadi, bu d-siqilish deb ataladi, masalan:
6) Xuddi shunday hodisa f-elementlarning ionlari uchun ham kuzatiladi - davrlarda bir xil zaryadli f-elementlar ionlarining radiusi asta-sekin kamayadi, bu f-siqilish deb ataladi, masalan:
7) kichik guruhlardagi bir xil turdagi ionlarning radiusi (o'xshash elektron "toj"ga ega) asta-sekin o'sib boradi, masalan:
8) Agar turli ionlar bir xil miqdordagi elektronga ega bo'lsa (ular izoelektronik deb ataladi), unda bunday ionlarning o'lchami tabiiy ravishda ion yadrosining zaryadiga qarab belgilanadi. Eng kichik ion eng yuqori yadro zaryadiga ega bo'ladi. Masalan, Cl -, S 2–, K +, Ca 2+ ionlari bir xil miqdordagi elektronga ega (18), bu izoelektron ionlar. Ulardan eng kichigi kaltsiy ioni bo'ladi, chunki u eng katta yadro zaryadiga ega (+20), eng kattasi esa eng kichik yadro zaryadiga ega (+16) S 2- ioni bo'ladi. Shunday qilib, quyidagi naqsh paydo bo'ladi: ion zaryadining oshishi bilan izoelektron ionlarning radiusi kamayadi.
Kislotalar va asoslarning nisbiy kuchi (Kossel sxemasi)
Barcha kislorod kislotalari va asoslari molekulalarida E n+ - O 2– - H + fragmentini o'z ichiga oladi. Ma'lumki, birikmaning kislotali yoki asosli turga ajralishi element atomining oksidlanish darajasi (aniqrog'i, valentlik) bilan bog'liq. Faraz qilaylik, bu fragmentdagi bog'lanish sof ionli. Bu juda qo'pol taxmindir, chunki atomning valentligi oshgani sayin, uning aloqalarining qutbliligi sezilarli darajada zaiflashadi (3-bobga qarang).
Kislota kislotasi yoki asos molekulasidan kesilgan ushbu qattiq fragmentda proton yoki gidroksil anionining chiqishi bilan bog'lanishning ajralish va dissotsiatsiyalanish joyi E n + va O ning o'zaro ta'sirining kattaligi bilan aniqlanadi. 2- ionlar. Bu o'zaro ta'sir qanchalik kuchli bo'lsa va u ion zaryadining ortishi (oksidlanish darajasi) va uning radiusining pasayishi bilan kuchayadi, O-H aloqasi va kislota tipidagi dissotsiatsiyaning uzilishi ehtimoli shunchalik yuqori bo'ladi. Shunday qilib, kislorod kislotalarining kuchi element atomining oksidlanish darajasining oshishi va uning ionining radiusining pasayishi bilan ortadi. .
E'tibor bering, bundan keyin ikkalasining kuchliroq elektrolit eritmadagi bir xil molyar konsentratsiyada dissotsilanish darajasi yuqori bo'ladi. Kossel sxemasida ikkita omil tahlil qilinganligini ta'kidlaymiz: oksidlanish darajasi (ion zaryadi) va ionning radiusi.
Masalan, ikkita kislotadan qaysi biri kuchliroq ekanligini aniqlashingiz kerak - selen H 2 SeO 4 yoki selen H 2 SeO 3. H 2 SeO 4 da selen atomining oksidlanish darajasi (+6) selen kislotasidan (+4) yuqori. Shu bilan birga, Se 6+ ionining radiusi Se 4+ ionining radiusidan kichikdir. Natijada, ikkala omil ham selen kislotasi selen kislotasidan kuchliroq ekanligini ko'rsatadi.
Yana bir misol - permanganik kislota (HMnO 4) va reniy (HReO 4). Bu birikmalardagi Mn va Re atomlarining oksidlanish darajalari bir xil (+7), shuning uchun Mn 7+ va Re 7+ ionlarining radiuslarini solishtirish kerak. Kichik guruhdagi bir xil turdagi ionlarning radiuslari ortib borayotganligi sababli, Mn 7+ ionining radiusi kichikroq degan xulosaga kelamiz, ya'ni marganets kislotasi kuchliroq.
Bazalar bilan vaziyat aksincha bo'ladi. Asoslarning mustahkamligi element atomining oksidlanish darajasining pasayishi va uning ionining radiusining oshishi bilan ortadi. . Demak, agar bir xil element turli asoslarni hosil qilsa, masalan, EON va E (OH) 3, unda ikkinchisi birinchisiga qaraganda zaifroq bo'ladi, chunki birinchi holatda oksidlanish darajasi kamroq va E ning radiusi. + ion E 3+ ionining radiusidan katta. Kichik guruhlarda bir xil turdagi asoslarning mustahkamligi ortadi. Masalan, ishqoriy gidroksidning eng kuchli asosi FrOH, eng zaifi esa LiOH bo'ladi. Biz yana bir bor ta'kidlaymizki, biz tegishli elektrolitlarning dissotsilanish darajalarini taqqoslash haqida gapiramiz va elektrolitning mutlaq kuchi haqidagi savolga tegmaymiz.
Anoksik kislotalarning nisbiy kuchini ko'rib chiqishda biz xuddi shu yondashuvdan foydalanamiz. Ushbu birikmalarning molekulalarida mavjud bo'lgan E n– – H + fragmenti ionli bog' bilan almashtiriladi:
Bu ionlar orasidagi oʻzaro taʼsir kuchi, albatta, ionning zaryadi (element atomining oksidlanish darajasi) va uning radiusi bilan belgilanadi. Coulomb qonunini eslab, biz buni tushunamiz kislorodsiz kislotalarning kuchi element atomining oksidlanish darajasining pasayishi va uning ionining radiusining oshishi bilan ortadi. .
Eritmadagi kislorodsiz kislotalarning kuchi kichik guruhda, masalan, gidrogal kislotalarda ortadi, chunki element atomining bir xil oksidlanish darajasi bilan uning ionining radiusi ortadi.
Kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etuvchi kimyoviy elementlarning eng muhim xususiyatlaridan biri atom (ion) hajmidir: uning ortishi bilan atomlararo bog'larning mustahkamligi pasayadi. Atom (ion) hajmi odatda uning radiusi yoki diametrining qiymati bilan belgilanadi. Atom (ion) aniq chegaralarga ega emasligi sababli, "atom (ion) radiusi" tushunchasi atomning (ionning) elektron zichligining 90-98% i ushbu radius sferasida joylashganligini anglatadi. Atom (ion) radiuslarining qiymatlarini bilish kristallardagi yadrolararo masofalarni (ya'ni, bu kristallarning tuzilishini) baholashga imkon beradi, chunki ko'p muammolar uchun atomlar (ionlar) yadrolari orasidagi eng qisqa masofalarni hisoblash mumkin. ularning atom (ion) radiuslarining yig'indisi, garchi bunday qo'shimchalar taxminiy bo'lsa va hamma hollarda ham qanoatlanmaydi.
ostida atom radiusi kimyoviy element (ion radiusi haqida, pastga qarang), kimyoviy bog'lanish shakllanishida ishtirok, umumiy holda, elementning kristall panjarasi eng yaqin atomlar orasidagi muvozanat yadrolararo masofa yarmini tushunishga kelishib oldilar. Agar atomlarni (ionlarni) qattiq sharlar deb hisoblasak, juda oddiy bo'lgan bu tushuncha aslida murakkab va ko'pincha noaniq bo'lib chiqadi. Kimyoviy elementning atom (ion) radiusi doimiy qiymat emas, lekin bir qator omillarga qarab o'zgaradi, ulardan eng muhimi kimyoviy bog'lanish turidir.
va muvofiqlashtirish raqami.
Agar turli kristallardagi bir xil atom (ion) har xil turdagi kimyoviy bog'lanishlar hosil qilsa, u holda kovalent bog'li kristalda bir necha radius - kovalent bo'ladi; ionli aloqaga ega kristallda ion; metalldagi metall; van der Waals molekulyar kristalda. Kimyoviy bog'lanish turining ta'sirini quyidagi misolda ko'rish mumkin. Olmosda barcha to'rtta kimyoviy bog'lanish kovalent bo'lib, hosil bo'ladi sp 3-gibridlar, shuning uchun berilgan atomning barcha to'rtta qo'shnisi bir xil va ustida
undan bir xil masofada d= 1,54 A˚) va olmosdagi uglerodning kovalent radiusi bo'ladi
0,77 A˚ ga teng. Mishyak kristalida kovalent bog'lar bilan bog'langan atomlar orasidagi masofa ( d 1 = 2,52 A˚), van der Vaals kuchlari bilan bog'langan atomlar orasidagidan ancha past ( d 2 = 3,12 A˚), shuning uchun As kovalent radiusi 1,26 A˚ va van der Vaals 1,56 A˚ bo'ladi.
Atom (ion) radiusi ham koordinatsion raqamning o'zgarishi bilan juda keskin o'zgaradi (buni elementlarning polimorf o'zgarishi paytida kuzatish mumkin). Koordinatsion raqam qanchalik kichik bo'lsa, fazoni atomlar (ionlar) bilan to'ldirish darajasi shunchalik past bo'ladi va yadrolararo masofa shunchalik kichik bo'ladi. Koordinatsion raqamning ko'payishi har doim yadrolararo masofalarning oshishi bilan birga keladi.
Yuqorida aytilganlardan kelib chiqadiki, kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etuvchi turli elementlarning atom (ion) radiuslarini faqat bir xil turdagi kimyoviy bog'lanish amalga oshiriladigan kristallar hosil qilgandagina solishtirish mumkin va hosil bo'lgan kristallardagi bu elementlar bir xil muvofiqlashtirish raqamlari.
Keling, atom va ion radiuslarining asosiy xususiyatlarini batafsil ko'rib chiqaylik.
ostida elementlarning kovalent radiuslari Kovalent bog'lanish bilan bog'langan eng yaqin atomlar orasidagi muvozanat yadrolararo masofaning yarmini tushunish odatiy holdir.
Kovalent radiuslarning o'ziga xos xususiyati ularning bir xil koordinatsiya soniga ega bo'lgan turli "kovalent tuzilmalarda" doimiyligidir. Z j.Bundan tashqari, kovalent radiuslar, qoida tariqasida, bir-biriga qoʻshimcha bogʻlanadi, yaʼni A–B masofasi kovalent bogʻlanishlar mavjud boʻlganda A–A va B–B masofalari yigʻindisining yarmiga teng va bir xil boʻladi. har uch tuzilmadagi muvofiqlashtirish raqamlari.
Oddiy, tetraedral, oktaedral, kvadratik va chiziqli kovalent radiuslar mavjud.
Atomning normal kovalent radiusi atomning davriy jadvaldagi o'rniga mos keladigan darajada kovalent bog'lanish hosil qilgan holatga to'g'ri keladi: uglerod uchun - 2, azot uchun - 3 va hokazo. Bu turli xil qiymatlarga olib keladi. ko'plik (tartib) bog'larga (bitta bog'lanish, qo'sh, uchlik) qarab normal radiuslar. Agar aloqa gibrid elektron bulutlari bir-birining ustiga chiqqanda hosil bo'lsa, ular tetraedral haqida gapiradi.
(Z k = 4, sp 3-gibrid orbitallar), oktaedral ( Z k = 6, d 2sp 3-gibrid orbitallar), kvadratik ( Z k = 4, dsp 2-gibrid orbitallar), chiziqli ( Z k = 2, sp-gibrid orbitallar) kovalent radiuslar.
Kovalent radiuslar haqida quyidagilarni bilish foydalidir (bir qator elementlar uchun kovalent radiuslarning qiymatlari berilgan).
1. Kovalent radiuslar, ionlardan farqli o'laroq, sferik shaklga ega bo'lgan atomlarning radiuslari sifatida talqin qilinishi mumkin emas. Kovalent radiuslar faqat kovalent bog'lar bilan birlashtirilgan atomlar orasidagi yadrolararo masofalarni hisoblash uchun ishlatiladi va kovalent bog'lanmagan bir xil turdagi atomlar orasidagi masofalar haqida hech narsa aytmaydi.
2. Kovalent radiusning qiymati kovalent bog'lanishning ko'pligi bilan aniqlanadi. Uchlik bog'lanish qo'sh bog'dan qisqaroq, u o'z navbatida bitta bog'dan qisqaroq, shuning uchun uch aloqaning kovalent radiusi qo'sh bog'ning kovalent radiusidan kichikroq, u kichikroqdir.
yagona. Shuni yodda tutish kerakki, munosabatlarning ko'pligi tartibi butun son bo'lishi shart emas. Agar bog'lanish rezonansli bo'lsa (benzol molekulasi, Mg2 Sn birikmasi, pastga qarang) u ham fraksiyonel bo'lishi mumkin. Bunday holda, kovalent radius bog'lanish ko'pligining butun tartiblariga mos keladigan qiymatlar orasidagi oraliq qiymatga ega.
3. Agar bog'lanish aralash kovalent-ionli tabiatga ega bo'lsa, lekin bog'lanishning kovalent komponentining yuqori darajasiga ega bo'lsa, u holda kovalent radius tushunchasini kiritish mumkin, ammo bog'lanishning ion komponentining ta'siri. qiymatini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. Ba'zi hollarda, bu ta'sir kovalent radiusning sezilarli darajada pasayishiga olib kelishi mumkin, ba'zan esa 0,1 A˚ gacha. Afsuski, bu ta'sirning ko'lamini oldindan aytishga urinishlar har xil
holatlar hali muvaffaqiyatli bo'lmagan.
4. Kovalent radiusning qiymati kovalent bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadigan gibrid orbitallarning turiga bog'liq.
Ion radiuslari, albatta, eng yaqin ionlar yadrolari orasidagi masofalar yig'indisining yarmi sifatida belgilanishi mumkin emas, chunki, qoida tariqasida, kationlar va anionlarning o'lchamlari keskin farq qiladi. Bundan tashqari, ionlarning simmetriyasi sferik simmetriyadan biroz farq qilishi mumkin. Shunga qaramay, ostida haqiqiy ion kristallari uchun ion radiusi Ionga yaqinlashadigan to'pning radiusini tushunish odatiy holdir.
Ion radiuslari ion kristallaridagi yadrolararo masofalarni taxminiy baholash uchun ishlatiladi. Eng yaqin kation va anion orasidagi masofa ularning ion radiuslari yig'indisiga teng deb faraz qilinadi. Bunday kristallarda ion radiuslari bo'yicha yadrolararo masofalarni aniqlashda tipik xatolik ≈0,01 A˚ ni tashkil qiladi.
Ayrim ionlarning ion radiuslari qiymatlarida farq qiluvchi, ammo taxminan bir xil yadrolararo masofalarga olib keladigan bir nechta ionli radius tizimlari mavjud. Ion radiuslarini aniqlash bo'yicha birinchi ish 1920-yillarda V. M. Goldshmit tomonidan amalga oshirildi. Unda muallif, bir tomondan, rentgen strukturaviy tahlil bilan o'lchanadigan ion kristallaridagi yadrolararo masofalardan, ikkinchi tomondan, F- va O2- ion radiuslarining qiymatlaridan foydalangan.
refraktometriya usuli. Aksariyat boshqa tizimlar, shuningdek, diffraktsiya usullari bilan aniqlangan kristallardagi yadrolararo masofalarga va ma'lum bir ionning ion radiusining ba'zi "mos yozuvlar" qiymatlariga tayanadi. Eng keng tarqalgan tizimda
Pauling, bu mos yozuvlar qiymati O2− peroksid ionining ion radiusi, ga teng
1,40A˚. O2 uchun bu qiymat nazariy hisob-kitoblarga yaxshi mos keladi. G. B. Bokiya va N. V. Belovlar tizimida eng ishonchlilardan biri hisoblangan O2- ion radiusi 1,36 A˚ ga teng qabul qilingan.
1970—1980-yillarda ionlar chegarasi sifatida yadrolarni tutashtiruvchi chiziqdagi elektron zichligining minimal miqdorini olish sharti bilan rentgen strukturaviy tahlil yordamida elektron zichligini oʻlchash yoʻli bilan ionlarning radiuslarini bevosita aniqlashga urinishlar boʻldi. . Ma'lum bo'lishicha, bu to'g'ridan-to'g'ri usul kationlarning ion radiuslarining ortiqcha baholanishiga va anionlarning ion radiuslarining kam baholangan qiymatlariga olib keladi. Bundan tashqari, to'g'ridan-to'g'ri usul bilan aniqlangan ion radiuslarining qiymatlarini bir birikmadan ikkinchisiga o'tkazish mumkin emasligi va qo'shimchalardan og'ishlar juda katta ekanligi ma'lum bo'ldi. Shuning uchun bunday ion radiuslari yadrolararo masofalarni bashorat qilish uchun ishlatilmaydi.
Ion radiuslari haqida quyidagilarni bilish foydalidir (quyidagi jadvallarda Bokiy va Belov bo'yicha ion radiuslarining qiymatlari berilgan).
1. Xuddi shu elementning ionlari uchun ion radiusi uning zaryadiga qarab, bir xil ion uchun esa koordinatsion raqamga bog'liq. Koordinatsion soniga qarab, tetraedral va oktaedral ionli radiuslar farqlanadi.
2. Bir vertikal qator ichida, aniqrog'i, bir guruh ichida, davriy
Tizimda bir xil zaryadga ega ionlarning radiusi elementning atom sonining ortishi bilan ortadi, chunki elektronlar egallagan qobiqlar soni ortadi va shuning uchun ion hajmi.
|
Radius, A˚ |
3. Xuddi shu davrdagi atomlarning musbat zaryadlangan ionlari uchun ion radiuslari zaryad ortishi bilan tez kamayadi. Tez pasayish ikkita asosiy omilning bir yo'nalishdagi ta'siri bilan izohlanadi: "o'z" elektronlarni kation tomonidan kuchli jalb qilish, uning zaryadi atom sonining ortishi bilan ortadi; kation zaryadining ortishi bilan kation va uni o'rab turgan anionlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchining oshishi.
|
Radius, A˚ |
4. Xuddi shu davrdagi atomlarning manfiy zaryadlangan ionlari uchun manfiy zaryad ortishi bilan ion radiuslari ortadi. Oldingi paragrafda ko'rib chiqilgan ikkita omil bu holda qarama-qarshi yo'nalishda harakat qiladi va birinchi omil ustunlik qiladi (anionning manfiy zaryadining oshishi uning ion radiusining oshishi bilan birga keladi), shuning uchun ion radiuslarining ko'payishi bilan manfiy zaryadning ortishi avvalgi holatda pasayishdan ancha sekinroq sodir bo'ladi.
|
Radius, A˚ |
5. Xuddi shu element uchun, ya'ni bir xil dastlabki elektron konfiguratsiyaga ega bo'lgan holda, kationning radiusi anionnikidan kichikdir. Bu tashqi "qo'shimcha" elektronlarning anion yadrosiga tortilishining pasayishi va ichki elektronlar tufayli skrining effektining kuchayishi bilan bog'liq (kationda elektronlar etishmaydi, anionda esa ortiqcha).
|
Radius, A˚ |
6. Bir xil zaryadga ega bo'lgan ionlarning o'lchamlari davriy jadvalning davriyligiga mos keladi. Biroq, ion radiusining qiymati yadro zaryadiga proportsional emas Z, bu elektronlarning yadro tomonidan kuchli tortilishi bilan bog'liq. Bundan tashqari, ketma-ket bir xil zaryadga ega bo'lgan atomlar va ionlarning radiuslari ko'paymaydi, ammo atom soni ortishi bilan kamayadi (lantanidlarning qisqarishi va aktinidlarning qisqarishi) davriy bog'liqlikdan istisno. .11
11 Lantanidlarning qisqarishi va aktinid qisqarishi lantanidlar va aktinidlarda atom raqamining ortishi bilan qo'shilgan elektronlarning to'ldirilishi bilan bog'liq. ichki d Va f-bosh kvant soni berilgan davrning bosh kvant sonidan kichik bo'lgan qobiqlar. Shu bilan birga, kvant mexanik hisob-kitoblariga ko'ra d va ayniqsa, ichida f holatlar, elektron yadroga nisbatan ancha yaqinroqdir s Va p katta kvant sonli ma'lum bir davrdagi holatlar, shuning uchun d Va f-elektronlar atomning ichki hududlarida joylashgan bo'lsa-da, bu holatlarning elektronlar bilan to'ldirilishi (biz energiya fazosidagi elektron darajalar haqida ketmoqda) boshqacha tarzda sodir bo'ladi.
metall radiuslari metall elementning kristallanish strukturasidagi atomlar yadrolari orasidagi eng qisqa masofaning yarmiga teng deb hisoblanadi. Ular muvofiqlashtirish soniga bog'liq. Har qanday elementning metall radiusini da olsak Z k \u003d birlik uchun 12, keyin bilan Z k = 8, 6 va 4 bo'lsa, bir xil elementning metall radiusi mos ravishda 0,98 bo'ladi; 0,96; 0,88. Metall radiuslar qo'shilish xususiyatiga ega. Ularning qiymatlarini bilish intermetalik birikmalarning kristall panjaralarining parametrlarini taxminan taxmin qilish imkonini beradi.
Metalllarning atom radiuslari quyidagi xususiyatlar bilan tavsiflanadi (metallarning atom radiuslarining qiymatlari to'g'risidagi ma'lumotlarni bizda topish mumkin).
1. O'tish metallarining metall atom radiuslari odatda o'tmaydigan metallarning metall atom radiuslaridan kichikroq bo'lib, o'tish metallarida katta bog'lanish kuchini aks ettiradi. Bu xususiyat, davriy tizimda o'tish guruhlari metallari va ularga eng yaqin metallar elektron d- qobiqlar va elektronlar d-davlatlar kimyoviy bog` hosil bo`lishida ishtirok etishi mumkin. Bog'lanishning mustahkamlanishi qisman bog'lanishning kovalent komponentining paydo bo'lishi va qisman ion yadrolarining van der Waals o'zaro ta'siri bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Temir va volfram kristallarida, masalan, elektronlar d-davlatlar bog'lanish energiyasiga katta hissa qo'shadi.
2. Bitta vertikal guruh ichida biz yuqoridan pastga harakat qilganimizda metallarning atom radiuslari ortadi, bu elektronlar sonining ketma-ket ko'payishi bilan bog'liq (elektronlar egallagan qobiqlar soni ortadi).
3. Bir davr ichida, aniqrog'i, gidroksidi metalldan boshlab o'tish metall guruhining o'rtasiga, chapdan o'ngga yo'nalishda atom metall radiuslari kamayadi. Xuddi shu ketma-ketlikda atom yadrosining elektr zaryadi ortadi va valentlik qobig'idagi elektronlar soni ortadi. Bir atomga bog'lovchi elektronlar sonining ko'payishi bilan metall bog'lanish kuchayadi va shu bilan birga, yadro zaryadining oshishi tufayli yadro (ichki) elektronlarning yadro tomonidan tortilishi kuchayadi, shuning uchun metall atom radiusining qiymati kamayadi.
4. Birinchi yaqinlashtirishda xuddi shu davrdagi VII va VIII guruhlarning o‘tish metallari deyarli bir xil metall radiuslariga ega. Ko'rinishidan, 5 yoki undan ko'p bo'lgan elementlar haqida gap ketganda d-elektronlar, yadro zaryadining ortishi va atom metall radiusining pasayishiga olib keladigan yadro elektronlarini jalb qilish ta'siri atom (ion)dagi elektronlar sonining ko'payishi natijasida yuzaga keladigan ta'sirlar bilan qoplanadi. metall rishta hosil bo'lishida ishtirok etadi va metall radiusining oshishiga olib keladi (elektronlar egallagan holatlar sonining ko'payishi).
5. To'rtinchi davrdan beshinchi davrga o'tishda sodir bo'ladigan o'tish elementlari uchun radiuslarning ko'payishi (2-bandga qarang) o'tish elementlari uchun kuzatilmaydi.
beshinchi davrdan oltinchi davrga o'tish; bu oxirgi ikki davrda mos keladigan (vertikal taqqoslash) elementlarning metall atom radiuslari deyarli bir xil. Ko'rinib turibdiki, bu ular orasida joylashgan elementlarning nisbatan chuqurligi bilan yakunlanganligi bilan bog'liq f-qobiq, shuning uchun yadro zaryadining ortishi va u bilan bog'liq tortishish effektlari elektronlar sonining ko'payishi (lantanid qisqarishi) bilan bog'liq ta'sirlardan ko'ra muhimroq bo'lib chiqadi.
|
4 davr elementi |
Radius, A˚ |
5-davrdagi element |
Radius, A˚ |
6-davrdagi element |
Radius, A˚ |
6. Odatda, metall radiuslar ion radiuslaridan ancha katta, lekin ular bir xil elementlarning kovalent radiuslaridan unchalik sezilarli farq qilmaydi, garchi istisnosiz ularning barchasi kovalent radiuslardan kattaroqdir. Xuddi shu elementlarning metall atom va ion radiuslari qiymatlaridagi katta farq, kelib chiqishi deyarli erkin o'tkazuvchan elektronlarga bog'liq bo'lgan bog'lanish kuchli emasligi bilan izohlanadi (shuning uchun atomlararo nisbatan katta masofalar kuzatilgan. metall panjara). Xuddi shu elementlarning metall va kovalent radiuslari qiymatlaridagi sezilarli darajada kichikroq farqni, agar biz metall aloqani qandaydir maxsus "rezonans" kovalent bog'lanish deb hisoblasak, tushuntirish mumkin.
ostida van der Vaals radiusi Van der Waals bog'i bilan bog'langan eng yaqin atomlar orasidagi muvozanat yadrolararo masofasining yarmini tushunish odatiy holdir. Van der Waals radiuslari asil gaz atomlarining samarali o'lchamlarini aniqlaydi. Bundan tashqari, ta'rifdan ko'rinib turibdiki, van der Vaals atom radiusini van der Vaals bog'i bilan bog'langan va turli molekulalarga tegishli bo'lgan bir xil nomdagi eng yaqin atomlar orasidagi yadrolararo masofaning yarmi deb hisoblash mumkin (masalan, molekulyar kristallar). Atomlar bir-biriga van-der-Vaals radiuslari yig'indisidan kamroq masofada yaqinlashganda, kuchli atomlararo itarish sodir bo'ladi. Shuning uchun van der Waals atom radiuslari turli molekulalarga tegishli atomlarning minimal ruxsat etilgan kontaktlarini tavsiflaydi. Ba'zi atomlar uchun van der Waals atom radiuslarining qiymatlari to'g'risidagi ma'lumotlarni topish mumkin).
Van der Vaals atom radiuslarini bilish molekulalarning shaklini va ularning molekulyar kristallarda to'planishini aniqlash imkonini beradi. Van der Vaals radiuslari yuqorida sanab o'tilgan bir xil elementlarning barcha radiuslaridan ancha katta, bu van der Vaals kuchlarining zaifligi bilan izohlanadi.
ion kristallaridagi yadrolararo masofalarni taxminiy baholash uchun foydalaniladigan ionlarning shartli xarakteristikalari (Ion radiuslariga qarang). Qadriyatlar I. r. Mendeleyev davriy sistemasidagi elementlarning oʻrni bilan tabiiy bogʻliqdir. I. r. kristall kimyosida (qarang. Kristallar kimyosida) keng qoʻllaniladi, bu turli birikmalar kristallari tuzilishidagi qonuniyatlarni ochib berishga imkon yaratadi, geokimyoda (qarang. Geokimyo) geokimyoviy jarayonlarda ionlarning almashinish hodisasini oʻrganishda va hokazo. .
I. qiymatlarining bir qancha tizimlari taklif qilingan. Bu tizimlar odatda quyidagi kuzatishga asoslanadi: AX va BX tarkibidagi ion kristallaridagi yadrolararo masofalar A - X va B - X orasidagi farq, bunda A va B metall, X metall bo'lmagan, amalda shunday qiladi. X ni unga o'xshash boshqa metall bo'lmagan metall bilan almashtirganda o'zgarmaydi (masalan, xlorni brom bilan almashtirganda), agar solishtirilgan tuzlardagi o'xshash ionlarning koordinatsion raqamlari bir xil bo'lsa. Bundan kelib chiqadiki, I. p. qo'shilish xususiyatiga ega, ya'ni eksperimental ravishda aniqlangan yadrolararo masofalarni ionlarning tegishli "radiuslari" yig'indisi deb hisoblash mumkin. Ushbu summani shartlarga bo'lish har doim ko'p yoki kamroq o'zboshimchalik bilan taxminlarga asoslanadi. Turli mualliflar tomonidan taklif qilingan I. R. tizimlari asosan turli xil dastlabki taxminlardan foydalanishda farqlanadi.
Jadvallarda oksidlovchi raqamning turli qiymatlariga mos keladigan I. p. berilgan (qarang. Valentlik). Uning +1 dan boshqa qiymatlari bilan oksidlanish soni atomlarning haqiqiy ionlanish darajasiga mos kelmaydi va I. p. yanada an'anaviy ma'noga ega bo'ladi, chunki bog'lanish tabiatda asosan kovalent bo'lishi mumkin. Qadriyatlar I. r. (Å da) ba'zi elementlar uchun (N.V.Belov va G.B.Bokiy bo'yicha): 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.
V. L. Kireev.
- - lipoprotein xarakterga ega bo'lgan va elektoratni ta'minlaydigan tirik hujayra membranalarining supramolekulyar tizimlari va uning organellalari. diff o'tishi. ionlari membrana orqali. Naib, Na+, K+, Ca2+ ionlari uchun kanallar keng tarqalgan...
- - biolga singdirilgan molekulyar tuzilmalar. membranalar va ionlarning yuqori elektrokimyoviy tomonga o'tishini amalga oshiradi. potentsial ...
Biologik ensiklopedik lug'at
- - atomlarning xususiyatlari, molekulalar va kristallardagi atomlararo masofalarni taxminiy baholashga imkon beradi ...
Jismoniy entsiklopediya
- - molekulalar va kristallardagi atomlararo masofani taxminiy baholashga imkon beruvchi atomlarning samarali xususiyatlari ...
Kimyoviy entsiklopediya
- - kristalli. in-va, bunda zarralar orasidagi yopishish preim tufayli yuzaga keladi. ionli aloqalar ...
Kimyoviy entsiklopediya
- - elektrostatik tutilgan qarama-qarshi zaryadlangan ikkita iondan iborat. kuchlar, dispersiya, ion-dipol yoki boshqa o'zaro ta'sirlar ...
Kimyoviy entsiklopediya
- - Atom radiusiga qarang ...
Kimyoviy entsiklopediya
- - Atom radiusiga qarang ...
Kimyoviy entsiklopediya
- - ionli qurilmalar gaz chiqarish qurilmalari bilan bir xil ...
Texnologiya entsiklopediyasi
- - 1966 yilda Lebedev tomonidan taklif qilingan atom o'lchamlari tizimi ...
Geologik entsiklopediya
- - gaz chiqarish moslamalari bilan bir xil ...
Katta ensiklopedik politexnika lug'ati
- - moddalardagi atomlararo masofalarni taxminiy baholashga imkon beruvchi atomlarning xususiyatlari ...
- - zarrachalarning yopishishi asosan ionli kimyoviy bog'lanishlar bilan bog'liq bo'lgan kristallar. I. to. ham monotomik, ham koʻp atomli ionlardan iborat boʻlishi mumkin ...
Buyuk Sovet Entsiklopediyasi
- - ion kristallaridagi yadrolararo masofalarni taxminiy baholash uchun ishlatiladigan ionlarning shartli xususiyatlari ...
Buyuk Sovet Entsiklopediyasi
- - molekulalar va kristallardagi atomlararo masofalarni taxminiy baholash imkonini beruvchi xususiyatlar. Asosan rentgen strukturaviy tahlil ma'lumotlari asosida aniqlanadi...
- - ion kristallaridagi kationlar va anionlar yadrolari orasidagi masofalarning xarakteristikalari...
Katta ensiklopedik lug'at
Kitoblarda "Ion radiusi"
Li-ion batareyalar
“Qishloqdagi sobiq fuqaro” kitobidan. Mamlakatda yashash uchun eng yaxshi retseptlar muallif Kashkarov AndreyLityum-ion batareyalar Lityum-ion (Li-Ion) batareyalar past haroratlarda yaxshi ishlash ko'rsatadi. Aksariyat ishlab chiqaruvchilar ushbu turdagi akkumulyatorni -20 ° C gacha ko'rsatadilar, engil yuk ostida esa batareyalar o'z quvvatlarining 70% gacha etkazib berishga qodir.
P3.4. Lityum-ionli noutbuk batareyalarini qanday saqlash kerak. Bir nechta tavsiyalar
Zamonaviy kvartira santexnik, quruvchi va elektrchi kitobidan muallif Kashkarov Andrey PetrovichP3.4. Lityum-ionli noutbuk batareyalarini qanday saqlash kerak. Bir nechta tavsiyalar Batareyalar normal havo namligida +15 ° C dan + 35 ° C gacha bo'lgan haroratda zaryadlangan holatda saqlanishi kerak; vaqt o'tishi bilan, batareya alohida saqlangan bo'lsa ham, biroz o'z-o'zidan zaryadsizlanadi
Atom radiuslari
Muallifning Buyuk Sovet Entsiklopediyasi (AT) kitobidan TSBIon kristallari
TSBIon qurilmalari
Muallifning Buyuk Sovet Entsiklopediyasi (IO) kitobidan TSBIon radiuslari
Muallifning Buyuk Sovet Entsiklopediyasi (IO) kitobidan TSB2.4.1. Li-ion batareyalar
Muallifning kitobidan2.4.1. Lityum-ion batareyalar Lityum-ion batareyalar mobil telefon bozorida o'z o'rnini egallab kelmoqda. Bu ularning afzalliklari bilan bog'liq, masalan: yuqori elektr energiyasi zichligi (bir xil o'lchamdagi NiCd batareyasidan ikki baravar yuqori va shuning uchun ikki baravar kichik).
Ion va lazer qurilmalari
Savol-javoblarda elektr inshootlarini o'rnatish qoidalari kitobidan [O'qish va bilim testiga tayyorgarlik ko'rish bo'yicha qo'llanma] muallif Krasnik Valentin ViktorovichIon va lazer qurilmalari Savol. Ion va lazer qurilmalarini qanday joylashtirish va joylashtirish kerak?Javob. Ular yig'ilishi kerak va ularga kiritilgan bloklar ularning nazorat va o'lchash davrlarining shovqinga chidamliligini ta'minlaydigan choralarni hisobga olgan holda joylashtirilishi kerak.
Lityum-ion (Li-Ion) batareyalar
Muallifning quvvat manbalari va zaryadlovchilari kitobidanLityum-ion (Li-Ion) batareyalar Lityum eng engil metalldir, lekin u ham juda salbiy elektrokimyoviy salohiyatga ega. Shu sababli, lityum eng yuqori nazariy o'ziga xos elektr energiyasi bilan tavsiflanadi. Ikkilamchi manbalar
