|
[[Категорія:Квантова фізика]]
[[Категорія:Хімічні властивості]]
Під атомним радіусом хімічного елемента (про іонному радіусі див нижче), що бере участь в утворенні хімічного звязку, в загальному випадку домовилися розуміти половину рівноважного межядерного відстані між найближчими атомами в кристалічній решітці елемента Це поняття, вельми просте, якщо розглядати атоми (іони) у вигляді жорстких куль, фактично виявляється складним і часто не однозначним Атомний (іонний) радіус хімічного елемента не є незмінною величиною, а змінюється в залежності від ряду факторів, найважливішими з яких є тип хімічного звязку
і координаційне число
Якщо один і той же атом (іон) в різних кристалах утворює різні типи хімічного звязку, то у нього буде дещо радіусів – ковалентний в кристалі з ковалентним звязком іонний в кристалі з іонною звязком металевий в металі ван-дер-Ваальса в молекулярному кристалі Вплив типу хімічного звязку можна простежити на такому прикладі У алмазі всі чотири хімічні звязки є ковалентними і утворені sp3-гібридами, тому всі чотири сусіда даного атома знаходяться на одному і
тому ж відстані від нього (d = 154 A ˚) і ковалентний радіус вуглецю в алмазі буде
дорівнює 077 A ˚ У кристалі мишяку відстань між атомами, повязаними ковалентними звязками (d1 = 252 A ˚), значно менше, ніж між атомами, повязаними силами Ван-дер-Ваальса (d2 = 312 A ˚), тому у As буде ковалентний радіус, рівний 126 A ˚, і ван-дер-Ваальса, рівний 156 A ˚
Дуже різко змінюється атомний (іонний) радіус і при зміні координаційного числа (це можна спостерігати при поліморфних перетвореннях елементів) Чим менше координаційне число, тим менше ступінь заповнення простору атомами (іонами) і менше межядерние відстані Збільшення ж координаційного числа завжди супроводжується збільшенням межядерних відстаней
Зі сказаного випливає, що атомні (іонні) радіуси різних елементів, що беруть участь в утворенні хімічного звязку, можна порівнювати тільки тоді, коли вони утворюють кристали, в яких реалізується один і той же тип хімічного звязку, і у цих елементів в утворених кристалах однакові координаційні числа
Розглянемо основні особливості атомних і іонних радіусів більш докладно
Під ковалентними радіусами елементів прийнято розуміти половину рівноважного межядерного відстані між найближчими атомами, зєднаними ковалентним звязком
Особливістю ковалентних радіусів є їх сталість у різних «ковалентних структурах» з однаковим координаційним числом Zк Крім того, ковалентні радіуси, як правило, адитивно повязані один з одним, тобто відстань A-B одно напівсумі відстаней A-A і B-B при наявності ковалентних звязків і однакових координаційних чисел у всіх трьох структурах
Розрізняють нормальний, тетраедричних, октаедричному, квадратичний і лінійний ковалентні радіуси
Нормальний ковалентний радіус атома відповідає нагоди, коли атом утворює стільки ковалентних звязків, скільки відповідає його місцю в періодичній таблиці: для вуглецю – 2, для азоту – 3 і т д При цьому виходять різні значення нормальних радіусів залежно від кратності (порядку) звязку (одинична звязок, подвійна, потрійна) Якщо звязок утворюється при перекритті гібридних електронних хмар, то говорять про тетраедричних
(Zк = 4, sp3-гібридні орбіталі), октаедричних (Zк = 6, d2sp3-гібридні орбіталі), квадратичних (Zк = 4, dsp2-гібридні орбіталі), лінійних (Zк = 2, sp-Гібридні орбіталі) ковалентних радіусах
Про ковалентних радіусах корисно знати наступне (значення величин ковалентних радіусів для ряду елементів наведені в [15, 20])
1 Ковалентні радіуси, на відміну від іонних, не можна інтерпретувати як радіуси атомів, що мають сферичну форму Ковалентні радіуси застосовуються тільки для обчислення межядерних відстаней між атомами, обєднаними ковалентними звязками, і нічого не говорять про відстані між атомами того ж типу не повязаними ковалентно
2 Величина ковалентного радіуса визначається кратністю ковалентного звязку Потрійна звязок коротше подвійний, яка в свою чергу коротше одиничної, тому ковалентний радіус потрійний звязку менше, ніж ковалентний радіус подвійного звязку, який менше
одиничного Слід мати на увазі, що порядок кратності звязку не обовязково повинен бути цілим числом Він може бути і дробовим, якщо звязок носить резонансний характер (молекула бензолу, зєднання Mg2 Sn, див нижче) У цьому випадку ковалентний радіус має проміжне значення між значеннями, відповідними цілим порядкам кратності звязку
3 Якщо звязок носить змішаний ковалентно-іонний характер, але з високим ступенем ковалентного складової звязку, то можна вводити поняття ковалентного радіуса, але не можна нехтувати впливом іонної складової звязку на його величину У деяких випадках цей вплив може призводити до значного зменшення ковалентного радіуса, іноді до 01 A ˚ На жаль, спроби передбачити величину цього ефекту в різних
випадках поки не увінчалися успіхом
4 Величина ковалентного радіуса залежить від типу гібридних орбіталей, які беруть участь в утворенні ковалентного звязку
| 