Енциклопедичний словник

Атомні радіуси

Атомні радіуси - це ... Що таке атомні радіуси?

атомні радіусихарактерістікі, що дозволяють приблизно оцінювати міжатомні (меж'ядерние) відстані в молекулах і кристалах. Атомні радіуси мають порядок 0, 1 нм. Визначаються головним чином з даних рентгенівського структурного аналізу. * * * АТОМНІ РАДІУСИАТОМНИЕ радіусі, характеристики, що дозволяють наближено оцінювати міжатомні (меж'ядерние) відстані в молекулах і кристалах.

Під ефективним радіусом атома або іона розуміється радіус сфери його дії, причому атом (іон) вважається нестисливим кулею. Використовуючи планетарну модель атома, його представляють як ядро, навколо якого по орбиталям ( см. орбіталі) обертаються електрони. Послідовність елементів в періодичної системі Менделєєва відповідає послідовності заповнення електронних оболонок. Ефективний радіус іона залежить від заповнювання електронних оболонок, але він не дорівнює радіусу зовнішньої орбіти. Для визначення ефективного радіуса становлять атоми (іони) в структурі кристала як дотичні жорсткі кулі, так що відстань між їх центрами дорівнює сумі радіусів. Атомні і іонні радіуси визначені експериментально по рентгенівським вимірам міжатомних відстаней і обчислені теоретично на основі квантово-механічних уявлень.

Розміри іонних радіусів підкоряються наступним закономірностям:

1.Всередині одного вертикального ряду періодичної системи радіуси іонів з однаковим зарядом збільшуються зі зростанням атомного номера, оскільки зростає число електронних оболонок, а значить, і розмір атома.

2. Для одного і того ж елемента іонний радіус зростає зі збільшенням негативного заряду і зменшується зі збільшенням позитивного заряду. Радіус аниона більше радіуса катіона, оскільки у аниона є надлишок електронів, а у катіона - недолік. Наприклад, у Fe, Fe 2+ , Fe 3+ ефективний радіус дорівнює 0, 126, 0, 080 і 0, 067 нм відповідно, у Si 4 , Si, Si 4+ ефективний радіус дорівнює 0, 198, 0, 118 і 0, 040 нм.

3. Розміри атомів і іонів слідують періодичності системи Менделєєва; виключення складають елементи від № 57 (лантан) до №71 (лютеций), де радіуси атомів не збільшуються, а рівномірно зменшуються (так зване лантаноїдне стиснення), і елементи від № 89 (актиній) і далі (так зване актіноідное стиснення).

Атомний радіус хімічного елемента залежить від координаційного числа ( см. координаційного числа). Збільшення координаційної числа завжди супроводжується збільшенням міжатомних відстаней. При цьому відносна різниця значень атомних радіусів, що відповідають двом різним координаційним числам, не залежить від типу хімічного зв'язку (за умови, що тип зв'язку в структурах з порівнюваними координаційними числами однаковий). Зміна атомних радіусів зі зміною координаційного числа істотно позначається на величині об'ємних змін при поліморфних перетвореннях. Наприклад, при охолодженні заліза, його перетворення з модифікації з гранецентрированной кубічної гратами в модифікацію з об'ємно-центрованої кубічної гратами має місце при 906 про С, має супроводжуватися збільшенням обсягу на 9%, в дійсності збільшення обсягу становить 0, 8%.Це пов'язано з тим, що за рахунок зміни координаційного числа від 12 до 8 атомний радіус заліза зменшується на 3%. Т. е., Зміна атомних радіусів при поліморфних перетвореннях в значній мірі компенсують ті об'ємні зміни, які повинні були б відбутися, якби при цьому не змінювався атомний радіус. Атомні радіуси елементів можна зіставляти тільки при однаковому координаційній числі.

Атомні (іонні) радіуси залежать також від типу хімічного зв'язку.

В кристалах з металевим зв'язком ( см. МЕТАЛЕВА ЗВ'ЯЗОК) атомний радіус визначається як половина міжатомної відстані між найближчими атомами. У разі твердих розчинів ( см. ТВЕРДІ РОЗЧИНИ) металеві атомні радіуси змінюються складним чином.

Під ковалентними радіусами елементів з ковалентним зв'язком розуміють половину межатомного відстані між найближчими атомами, з'єднаними одиничної ковалентним зв'язком. Особливістю ковалентних радіусів є їх сталість в різних ковалентних структурах з однаковими координаційними числами. Так, відстані в одинарних зв'язках С-С в алмазі і насичених вуглеводнях однакові і рівні 0, 154 нм.

Йонні радіуси в речовинах з іонним зв'язком ( см. іонний зв'язок) не можуть бути визначені як полусумма відстаней між найближчими іонами. Як правило, розміри катіонів та аніонів різко розрізняються. Крім того, симетрія іонів відрізняється від сферичної. Існує кілька підходів до оцінки величини іонних радіусів. На підставі цих підходів оцінюють іонні радіуси елементів, а потім з експериментально визначених міжатомних відстаней визначають іонні радіуси інших елементів.

Ван-дер-ваальсові радіуси визначають ефективні розміри атомів благородних газів. Крім того, ван-дер-ваальсовими атомними радіусами вважають половину меж'ядерного відстані між найближчими однаковими атомами, не пов'язаними між собою хімічним зв'язком, т. Е. Що належать різним молекулам (наприклад, в молекулярних кристалах).

При використанні в розрахунках і побудовах величин атомних (іонних) радіусів їх значення слід брати з таблиць, побудованих по одній системі.

Енциклопедичний словник. 2009.