Atomiske og ioniske radier. Atomiske og ioniske radier - grunnleggende materialvitenskap Egenskaper til kjemiske bindinger

Periodiske egenskaper til grunnstoffer

Periodisitet uttrykkes i strukturen til elektronskallet til atomer, derfor er egenskaper som avhenger av elektronenes tilstand i god overensstemmelse med den periodiske loven: atomære og ioniske radier, ioniseringsenergi, elektronaffinitet, elektronegativitet og valens av elementer. Men sammensetningen og egenskapene avhenger av den elektroniske strukturen til atomer enkle stoffer og forbindelser, derfor observeres periodisitet i mange egenskaper til enkle stoffer og forbindelser: temperatur og varme ved smelting og koking, lengde og energi kjemisk binding, elektrodepotensialer, standard formasjonsentalpier og entropier av stoffer, etc. Den periodiske loven dekker mer enn 20 egenskaper til atomer, grunnstoffer, enkle stoffer og forbindelser.

I følge kvantemekanikken kan et elektron være lokalisert på et hvilket som helst punkt rundt kjernen til et atom, både i nærheten av det og på en betydelig avstand. Derfor er grensene for atomer vage og ubestemte. Samtidig beregnes i kvantemekanikk sannsynligheten for elektronfordeling rundt kjernen og posisjonen til maksimal elektrontetthet for hver orbital.

Orbital radius av et atom (ion)er avstanden fra kjernen til den maksimale elektrontettheten til den fjerneste ytre orbitalen til dette atomet (ionet).

Orbital radier (deres verdier er gitt i referanseboken) reduseres over perioder, fordi En økning i antall elektroner i atomer (ioner) er ikke ledsaget av utseendet til nye elektroniske lag. Elektronskallet til et atom eller ion av hvert påfølgende element i en periode blir tettere sammenlignet med den forrige på grunn av en økning i ladningen til kjernen og en økning i tiltrekningen av elektroner til kjernen.

Orbital radier i grupper øker pga atomet (ionet) til hvert element skiller seg fra dets overordnede ved utseendet til et nytt elektronisk lag.

Endringen i orbitale atomradius i fem perioder er vist i fig. 13, hvor det er klart at avhengigheten har en "sagtann"-form som er karakteristisk for den periodiske loven.

Ris. 13. Avhengighet av orbital radius

fra atomnummeret av grunnstoffer i den første – femte perioden.

Men i perioder skjer ikke reduksjonen i størrelsen på atomer og ioner monotont: små "utbrudd" og "fall" observeres i individuelle elementer. I "hullene" er det som regel elementer som har elektronisk konfigurasjon tilsvarer en tilstand med økt stabilitet: for eksempel i den tredje perioden er det magnesium (3s 2), i den fjerde - mangan (4s 2 3d 5) og sink (4s 2 3d 10), etc.

Note. Beregninger av orbitalradier har blitt utført siden midten av syttitallet av forrige århundre takket være utviklingen av elektronisk datateknologi. Tidligere brukt effektive radius av atomer og ioner, som er bestemt fra eksperimentelle data om internukleære avstander i molekyler og krystaller. Det antas at atomene er inkompressible kuler som berører overflatene deres i forbindelser. De effektive radiene bestemt i kovalente molekyler kalles kovalent radier, i metallkrystaller – metall radier, i forbindelser med ioniske bindinger – ionisk radier. Effektive radier skiller seg fra orbitale radier, men deres endring med atomnummer er også periodisk.

Et viktig kjennetegn ved et atom er dets størrelse, dvs. atomradius. Størrelsen på et individuelt atom er ikke bestemt, siden dets ytre grense er uskarpt på grunn av den sannsynlige tilstedeværelsen av elektroner på forskjellige punkter i det perinukleære rommet. På grunn av dette, avhengig av typen binding mellom atomer, skilles metalliske, kovalente, van der Waals, ioniske og andre atomradier.

"Metal" radier (r meg) funnet ved å halvere de korteste interatomiske avstandene i krystallstrukturene til enkle stoffer med et koordinasjonsnummer på 12. For andre verdier av ko.n. nødvendig korreksjon er tatt i betraktning.

Verdier kovalente radier (r cov) beregnet som halvparten av den homoatomiske bindingslengden. Hvis det er umulig å bestemme lengden på en enkelt homoatomisk binding, oppnås rcov-verdien til atomet til element A ved å trekke den kovalente radiusen til atomet til element B fra lengden av den heteroatomiske bindingen A-B koblinger. Kovalente radier avhenger hovedsakelig av størrelsen på det indre elektronskallet.

Radius av valens-ubundne atomer - van der Waals radier (r w) bestemme de effektive størrelsene på atomer på grunn av frastøtende krefter av fylte energinivåer.

Elektronenergiverdier bestemt av Slaters regler. tillot oss å estimere den relative verdien - den tilsynelatende størrelsen på atomet - r cmp (empirisk radius).

Bindingslengden er gitt i ångstrøm (1 Å = 0,1 nm = 100 pm).

Element r meg rcov r w r cmp
H 0.46 0.37 1.20 0.25
Han 1.22 0.32 1.40 -
Li 1.55 1.34 1.82 1.45
Være 1.13 0.90 - 1.05
B 0.91 0.82 - 0.85
C 0.77 0.77 1.70 0.70
N 0.71 0.75 1.55 0.65
O - 0.73 1.52 0.60
F - 0.71 1.47 0.50
Ne 1.60 0.69 1.54 -
Na 1.89 1.54 2.27 1.80
Mg 1.60 1.30 1.73 1.50
Al 1.43 1.18 - 1.25
Si 1.34 1.11 2.10 1.10
P 1.30 1.06 1.80 1.00
S - 1.02 1.80 1.00
Cl - 0.9 1.75 1.00
Ar 1.92 0.97 1.88 -
K 2.36 1.96 2.75 2.20
Ca 1.97 1.74 - 1.80
Sc 1.64 1.44 - 1.60
Ti 1.46 1.36 - 1.40
V 1.34 1.25 - 1.35
Cr 1.27 1.27 - 1.40
Mn 1.30 1.39 - 1.40
Fe 1.26 1.25 - 1.40
Co 1.25 1.26 - 1.35
Ni 1.24 1.21 1.63 1.35
Cu 1.28 1.38 1.40 1.35
Zn 1.39 1.31 1.39 1.35
Ga 1.39 1.26 1.87 1.30
Ge 1.39 1.22 - 1.25
Som 1.48 1.19 1.85 1.15
Se 1.60 1.16 1.90 1.15
Br - 1.14 1.85 1.15
Kr 1.98 1.10 2.02 -
Rb 2.48 2.11 - 2.35
Sr 2.15 1.92 - 2.00
Y 1.81 1.62 - 1.80
Zr 1.60 1.48 - 1.55
NB 1.45 1.37 - 1.45
Mo 1.39 1.45 - 1.45
Tc 1.36 1.56 - 1.35
Ru 1.34 1.26 - 1.30
Rh 1.34 1.35 - 1.35
Pd 1.37 1.31 1.63 1.40
Ag 1.44 1.53 1.72 1.60
Cd 1.56 1.48 1.58 1.55
I 1.66 1.44 1.93 1.55
Sn 1.58 1.41 2.17 1.45
Te 1.70 1.35 2.06 1.40
jeg - 1.33 1.98 1.40
Xe 2.18 1.30 2.16 -
Cs 2.68 2.25 - 2.60
Ba 2.21 1.98 - 2.15
La 1.87 1.69 - 1.95
Ce 1.83 - - 1.85
Pr 1.82 - - 1.85
Nd 1.82 - - 1.85
Pm - - - 1.85
Sm 1.81 - - 1.85
Eu 2.02 - - 1.80
Gd 1.79 - - 1.80
Tb 1.77 - - 1.75
Dy 1.77 - - 1.75
Ho 1.76 - - 1.75
Eh 1.75 - - 1.75
Tm 1.74 - - 1.75
Yb 1.93 - - 1.75
Lu 1.74 1.60 - 1.75
Hf 1.59 1.50 - 1.55
Ta 1.46 1.38 - 1.45
W 1.40 1.46 - 1.35
Re 1.37 1.59 - 1.35
Os 1.35 1.28 - 1.30
Ir 1.35 1.37 - 1.35
Pt 1.38 1.28 1.75 1.35
Au 1.44 1.44 1.66 1.35
Hg 1.60 1.49 1.55 1.50
Tl 1.71 1.48 1.96 1.90
Pb 1.75 1.47 2.02 1.80
Bi 1.82 1.46 - 1.60
Po - - - 1.90
- - - -
Rn - 1.45 - -
Fr 2.80 - - -
Ra 2.35 - - 2.15
Ac 2.03 - - 1.95
Th 180 - - 1.80
Pa 1.62 - - 1.80
U 1.53 - 1.86 1.75
Np 1.50 - - 1.75
Pu 1.62 - - 1.75
Er - - - 1.75

Den generelle trenden for endringer i atomradius er som følger. I grupper øker atomradiusene, siden med en økning i antall energinivåer øker størrelsene på atomorbitaler med et stort hovedkvantenummer. For d-elementer, i atomene hvor orbitalene til det forrige energinivået er fylt, har ikke denne tendensen en distinkt karakter under overgangen fra elementer i den femte perioden til elementer i den sjette perioden.

I korte perioder avtar atomers radier generelt, siden økningen i ladningen til kjernen under overgangen til hvert påfølgende element forårsaker tiltrekning av eksterne elektroner med økende kraft; antall energinivåer på samme tid forblir konstant.

Endringen i atomradius i perioder for d-elementer er mer kompleks.

Verdien av atomradius er ganske nært knyttet til en så viktig egenskap ved atomet som ioniseringsenergi. Et atom kan miste ett eller flere elektroner, og bli et positivt ladet ion - en kation. Denne evnen kvantifiseres av ioniseringsenergi.

Liste over brukt litteratur

  1. Popkov V.A., Puzakov S.A. Generell kjemi: lærebok. - M.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 s.: ISBN 978-5-9704-1570-2. [Med. 27-28]
  2. Volkov, A.I., Zharsky, I.M. Stor kjemisk oppslagsbok / A.I. Volkov, I.M. Zharsky. - Mn.: Moderne skole, 2005. - 608 med ISBN 985-6751-04-7.

Den effektive radiusen til et atom eller ion forstås som radiusen til dets handlingssfære, og atomet (ionet) regnes som en inkompressibel ball. Ved å bruke planetmodellen av et atom er det representert som en kjerne som elektroner roterer rundt i baner. Rekkefølgen av grunnstoffer i Mendeleevs periodiske system tilsvarer sekvensen for å fylle elektronskall. Den effektive radiusen til ionet avhenger av fyllingen av elektronskallene, men den er ikke lik radiusen til den ytre bane. For å bestemme den effektive radiusen er atomer (ioner) i krystallstrukturen representert som berørende stive kuler, slik at avstanden mellom sentrene deres er lik summen av radiene. Atomiske og ioniske radier bestemmes eksperimentelt fra røntgenmålinger av interatomære avstander og beregnes teoretisk basert på kvantemekaniske konsepter.

Størrelsen på ioniske radier overholder følgende lover:

1. Inne i en vertikal rad periodisk system Radiiene til ioner med samme ladning øker med økende atomnummer, siden antallet elektronskall øker, og derav størrelsen på atomet.

2. For det samme grunnstoffet øker ioneradiusen med økende negativ ladning og avtar med økende positiv ladning. Radius til anion er større enn radius til kation, siden anion har et overskudd av elektroner, og kation har en mangel. For eksempel, for Fe, Fe 2+, Fe 3+ er den effektive radiusen henholdsvis 0,126, 0,080 og 0,067 nm, for Si 4-, Si, Si 4+ er den effektive radiusen 0,198, 0,118 og 0,040 nm.

3. Størrelsen på atomer og ioner følger periodisiteten til Mendeleev-systemet; unntak er grunnstoffer fra nr. 57 (lantan) til nr. 71 (lutetium), hvor radiene til atomene ikke øker, men jevnt avtar (den såkalte lantanidkontraksjonen), og grunnstoffer fra nr. 89 (aktinium) og utover. (den såkalte aktinidkontraksjonen).

Atomradius kjemisk element avhenger av koordinasjonsnummeret. En økning i koordinasjonstallet er alltid ledsaget av en økning i interatomære avstander. I dette tilfellet avhenger ikke den relative forskjellen i verdiene til atomradius som tilsvarer to forskjellige koordinasjonstall av typen kjemisk binding (forutsatt at bindingstypen i strukturene med de sammenlignede koordinasjonsnumrene er den samme). En endring i atomradius med en endring i koordinasjonsnummer påvirker i betydelig grad omfanget av volumetriske endringer under polymorfe transformasjoner. For eksempel, ved avkjøling av jern, bør transformasjonen fra en modifikasjon med et ansiktssentrert kubisk gitter til en modifikasjon med et kroppssentrert kubisk gitter, som finner sted ved 906 o C, ledsages av en økning i volum med 9 %, i realiteten er volumøkningen 0,8 %. Dette skyldes det faktum at på grunn av en endring i koordinasjonstallet fra 12 til 8, reduseres atomradiusen til jern med 3%. Det vil si at endringer i atomradius under polymorfe transformasjoner i stor grad kompenserer for de volumetriske endringene som skulle ha skjedd hvis atomradiusen ikke hadde endret seg. Atomradius av elementer kan bare sammenlignes hvis de har samme koordinasjonsnummer.

Atomiske (ioniske) radier avhenger også av typen kjemisk binding.

I metallbundne krystaller er atomradius definert som halvparten av den interatomære avstanden mellom tilstøtende atomer. Når det gjelder faste løsninger, endres metalliske atomradier på en kompleks måte.

Under de kovalente radiene til elementer med kovalent binding forstå halvparten av den interatomiske avstanden mellom nærmeste atomer forbundet med en enkelt kovalent binding. Et trekk ved kovalente radier er deres konstanthet i forskjellige kovalente strukturer med samme koordinasjonsnummer. Så, avstander i singel S-S relasjoner i diamant og mettede hydrokarboner er de samme og lik 0,154 nm.

Ioneradier i stoffer med ioniske bindinger kan ikke bestemmes som halvparten av summen av avstandene mellom nærliggende ioner. Som regel varierer størrelsene på kationer og anioner kraftig. I tillegg er symmetrien til ionene forskjellig fra sfærisk. Det er flere tilnærminger til å estimere ioniske radier. Basert på disse tilnærmingene estimeres de ioniske radiene til elementene, og deretter bestemmes de ioniske radiene til andre grunnstoffer fra eksperimentelt bestemte interatomære avstander.

Van der Waals radier bestemmer de effektive størrelsene på edelgassatomer. I tillegg anses van der Waals atomradier å være halvparten av den indre nukleære avstanden mellom de nærmeste identiske atomene som ikke er forbundet med hverandre med en kjemisk binding, dvs. som tilhører forskjellige molekyler (for eksempel i molekylære krystaller).

Når du bruker atomære (ioniske) radier i beregninger og konstruksjoner, bør verdiene deres tas fra tabeller konstruert i henhold til ett system.

EFFEKTIV ATOMRADIUS - se Radius er atomær.

Geologisk ordbok: i 2 bind. - M.: Nedra. Redigert av K. N. Paffengoltz et al.. 1978 .

Se hva "EFFECTIVE ATOMIC RADIUS" er i andre ordbøker:

    En verdi i Å som karakteriserer størrelsen på atomer. Vanligvis ble dette konseptet forstått som effektiv stråling, beregnet som halvparten av den interatomiske (internukleære) avstanden i homoatomiske forbindelser, det vil si i metaller og ikke-metaller. Fordi alene og... Geologisk leksikon

    Platina- (Platina) Platinametall, kjemiske og fysiske egenskaper av platina Platinametall, kjemiske og fysiske egenskaper av platina, produksjon og bruk av platina Innhold Innhold Seksjon 1. Opprinnelsen til navnet platina. § 2. Forskrifter i... ... Investor Encyclopedia

    Egenskaper som tillater en omtrentlig vurdering av interatomiske (internukleære) avstander i molekyler og krystaller. Atomradius er i størrelsesorden 0,1 nm. Bestemmes hovedsakelig fra røntgenstrukturanalysedata. * * * ATOMIC … … Encyklopedisk ordbok

    Metall- (Metal) Definisjon av metall, fysiske og kjemiske egenskaper av metaller Definisjon av metall, fysiske og kjemiske egenskaper av metaller, påføring av metaller Innhold Innhold Definisjon Definisjon Forekomst i naturen Egenskaper Karakteristiske egenskaper... ... Investor Encyclopedia

    94 Neptunium ← Plutonium → Americium Sm Pu ... Wikipedia

    Forespørselen om "Lithium" omdirigeres hit; se også andre betydninger. Denne artikkelen handler om det kjemiske elementet. For medisinsk bruk, se Litiumpreparater. 3 Helium ← Litium ... Wikipedia

    55 Xenon ← Cesium → Barium ... Wikipedia

    Studier av strukturen i VA er basert på studiet av vinkelfordelingen av spredningsintensiteten til røntgenstråling (inkludert synkrotronstråling), elektron- eller nøytronfluks og Mössbauer g-stråling studert i VA. Resp. skjelne... Kjemisk leksikon

Atomradius atomradier

egenskaper som gjør det mulig å tilnærmet estimere interatomiske (internukleære) avstander i molekyler og krystaller. Atomradius er i størrelsesorden 0,1 nm. Bestemmes hovedsakelig fra røntgenstrukturanalysedata.

ATOMRADIUS

ATOMRADIUS, egenskaper som gjør at man tilnærmet kan estimere interatomiske (internukleære) avstander i molekyler og krystaller.
Den effektive radiusen til et atom eller ion forstås som radiusen til dets handlingssfære, og atomet (ionet) regnes som en inkompressibel ball. Ved å bruke den planetariske modellen av et atom, er det representert som en kjerne rundt som i baner (cm. ORBITALER) elektroner roterer. Rekkefølgen av grunnstoffer i Mendeleevs periodiske system tilsvarer sekvensen for å fylle elektronskall. Den effektive radiusen til ionet avhenger av fyllingen av elektronskallene, men den er ikke lik radiusen til den ytre bane. For å bestemme den effektive radiusen er atomer (ioner) i krystallstrukturen representert som berørende stive kuler, slik at avstanden mellom sentrene deres er lik summen av radiene. Atomiske og ioniske radier bestemmes eksperimentelt fra røntgenmålinger av interatomære avstander og beregnes teoretisk basert på kvantemekaniske konsepter.
Størrelsen på ioniske radier overholder følgende lover:
1. Innenfor en vertikal rad i det periodiske system øker radiene til ioner med samme ladning med økende atomnummer, siden antallet elektronskall, og dermed størrelsen på atomet, øker.
2. For det samme grunnstoffet øker ioneradiusen med økende negativ ladning og avtar med økende positiv ladning. Radius til anion er større enn radius til kation, siden anion har et overskudd av elektroner, og kation har en mangel. For eksempel, for Fe, Fe 2+, Fe 3+ er den effektive radiusen henholdsvis 0,126, 0,080 og 0,067 nm, for Si 4-, Si, Si 4+ er den effektive radiusen 0,198, 0,118 og 0,040 nm.
3. Størrelsen på atomer og ioner følger periodisiteten til Mendeleev-systemet; unntak er grunnstoffer fra nr. 57 (lantan) til nr. 71 (lutetium), hvor radiene til atomene ikke øker, men jevnt avtar (den såkalte lantanidkontraksjonen), og grunnstoffer fra nr. 89 (aktinium) og utover. (den såkalte aktinidkontraksjonen).
Atomradiusen til et kjemisk grunnstoff avhenger av koordinasjonstallet (cm. KOORDINERINGSNUMMER). En økning i koordinasjonstallet er alltid ledsaget av en økning i interatomære avstander. I dette tilfellet avhenger ikke den relative forskjellen i verdiene til atomradius som tilsvarer to forskjellige koordinasjonstall av typen kjemisk binding (forutsatt at bindingstypen i strukturene med de sammenlignede koordinasjonsnumrene er den samme). En endring i atomradius med en endring i koordinasjonsnummer påvirker i betydelig grad omfanget av volumetriske endringer under polymorfe transformasjoner. For eksempel, ved avkjøling av jern, bør transformasjonen fra en modifikasjon med et ansiktssentrert kubisk gitter til en modifikasjon med et kroppssentrert kubisk gitter, som finner sted ved 906 o C, ledsages av en økning i volum med 9 %, i realiteten er volumøkningen 0,8 %. Dette skyldes det faktum at på grunn av en endring i koordinasjonstallet fra 12 til 8, reduseres atomradiusen til jern med 3%. Det vil si at endringer i atomradius under polymorfe transformasjoner i stor grad kompenserer for de volumetriske endringene som skulle ha skjedd hvis atomradiusen ikke hadde endret seg. Atomradius av elementer kan bare sammenlignes hvis de har samme koordinasjonsnummer.
Atomiske (ioniske) radier avhenger også av typen kjemisk binding.
I krystaller med metallbinding (cm. METALL LINK) Atomradius er definert som halvparten av den interatomiske avstanden mellom nærmeste atomer. Ved faste løsninger (cm. SOLIDE LØSNINGER) metalliske atomradier varierer på komplekse måter.
De kovalente radiene til elementer med en kovalent binding forstås som halvparten av den interatomiske avstanden mellom nærmeste atomer forbundet med en enkelt kovalent binding. Et trekk ved kovalente radier er deres konstanthet i forskjellige kovalente strukturer med samme koordinasjonsnummer. Dermed er avstandene i enkelt C-C-bindinger i diamant og mettede hydrokarboner de samme og lik 0,154 nm.
Ioniske radier i stoffer med ioniske bindinger (cm. IONISK BIND) kan ikke bestemmes som halvparten av summen av avstandene mellom nærliggende ioner. Som regel varierer størrelsene på kationer og anioner kraftig. I tillegg er symmetrien til ionene forskjellig fra sfærisk. Det er flere tilnærminger til å estimere ioniske radier. Basert på disse tilnærmingene estimeres de ioniske radiene til elementene, og deretter bestemmes de ioniske radiene til andre grunnstoffer fra eksperimentelt bestemte interatomære avstander.
Van der Waals radier bestemmer de effektive størrelsene på edelgassatomer. I tillegg anses van der Waals atomradier å være halvparten av den indre nukleære avstanden mellom de nærmeste identiske atomene som ikke er forbundet med hverandre med en kjemisk binding, dvs. som tilhører forskjellige molekyler (for eksempel i molekylære krystaller).
Når du bruker atomære (ioniske) radier i beregninger og konstruksjoner, bør verdiene deres tas fra tabeller konstruert i henhold til ett system.


Encyklopedisk ordbok. 2009 .

Se hva "atomradier" er i andre ordbøker:

    Kjennetegn ved atomer som gjør det mulig å tilnærmet estimere interatomiske (internukleære) avstander i molekyler og krystaller. Atomer har imidlertid ikke klare grenser i henhold til kvantebegrepene. mekanikk, sannsynligheten for å finne et elektron for en viss avstand fra kjernen ... ... Fysisk leksikon

    Egenskaper som gjør det mulig å tilnærmet estimere interatomiske (internukleære) avstander i molekyler og krystaller. Bestemmes hovedsakelig fra røntgenstrukturanalysedata... Stor encyklopedisk ordbok

    Effektive egenskaper til atomer, som lar en omtrent estimere den interatomiske (internukleære) avstanden i molekyler og krystaller. I følge begrepene kvantemekanikk har ikke atomer klare grenser, men sannsynligheten for å finne et elektron... ... Kjemisk leksikon

    Kjennetegn ved atomer som gjør det mulig å tilnærmet estimere interatomære avstander i stoffer. I følge kvantemekanikken har et atom ingen bestemte grenser, men sannsynligheten for å finne et elektron i en gitt avstand fra kjernen til et atom, med utgangspunkt i... ... Stor sovjetisk leksikon