Një nga karakteristikat më të rëndësishme të elementeve kimike të përfshira në formimin e një lidhjeje kimike është madhësia e atomit (jonit): me rritjen e tij, forca e lidhjeve ndëratomike zvogëlohet. Madhësia e një atomi (joni) zakonisht përcaktohet nga vlera e rrezes ose diametrit të tij. Meqenëse një atom (jon) nuk ka kufij të qartë, koncepti i "rrezes atomike (jonike)" nënkupton që 90-98% e densitetit të elektronit të një atomi (joni) gjendet në një sferë të kësaj rreze. Njohja e vlerave të rrezeve atomike (jonike) ju lejon të vlerësoni distancat ndërbërthamore në kristale (d.m.th., strukturën e këtyre kristaleve), pasi për shumë probleme distancat më të shkurtra midis bërthamave të atomeve (joneve) mund të konsiderohen si shuma. të rrezeve të tyre atomike (jonike), megjithëse një aditivitet i tillë është i përafërt dhe është i kënaqur jo në të gjitha rastet.
Nën rrezja atomike elementi kimik (rreth rrezes jonike, shih më poshtë) që merr pjesë në formimin e një lidhjeje kimike, në rastin e përgjithshëm u ra dakord të kuptohej gjysma e distancës ndërbërthamore të ekuilibrit midis atomeve më të afërt në rrjetën kristalore të elementit. Ky koncept, i cili është shumë i thjeshtë nëse marrim parasysh atomet (jonet) në formën e topave të fortë, në fakt rezulton të jetë kompleks dhe shpesh i paqartë. Rrezja atomike (jonike) e një elementi kimik nuk është një vlerë konstante, por ndryshon në varësi të një numri faktorësh, ndër të cilët më të rëndësishmit janë lloji i lidhjes kimike.
dhe numri i koordinimit.
Nëse i njëjti atom (jon) në kristale të ndryshme formon lloje të ndryshme lidhjesh kimike, atëherë ai do të ketë disa rreze - kovalente në një kristal me një lidhje kovalente; jonike në një kristal me një lidhje jonike; metalike në metal; van der Waals në një kristal molekular. Ndikimi i llojit të lidhjes kimike mund të shihet në shembullin e mëposhtëm. Në diamant, të katër lidhjet kimike janë kovalente dhe formohen sp 3-hibride, kështu që të katër fqinjët e një atomi të caktuar janë në të njëjtën gjë
e njëjta distancë prej saj ( d= 1,54 A˚) dhe rrezja kovalente e karbonit në diamant do të jetë
është e barabartë me 0,77 A˚. Në një kristal arseniku, distanca midis atomeve të lidhura me lidhje kovalente ( d 1 = 2,52 A˚), dukshëm më pak se midis atomeve të lidhura nga forcat van der Waals ( d 2 = 3,12 A˚), pra As do të ketë një rreze kovalente prej 1,26 A˚ dhe një rreze van der Waals prej 1,56 A˚.
Rrezja atomike (jonike) gjithashtu ndryshon shumë ashpër kur ndryshon numri i koordinimit (kjo mund të vërehet gjatë transformimeve polimorfike të elementeve). Sa më i vogël të jetë numri i koordinimit, aq më e ulët është shkalla e mbushjes së hapësirës me atome (jone) dhe aq më të vogla janë distancat ndërbërthamore. Një rritje në numrin e koordinimit shoqërohet gjithmonë me një rritje të distancave ndërbërthamore.
Nga sa më sipër rezulton se rrezet atomike (jonike) të elementeve të ndryshëm që marrin pjesë në formimin e një lidhjeje kimike mund të krahasohen vetëm kur ato formojnë kristale në të cilat realizohet i njëjti lloj lidhjeje kimike dhe këta elementë kanë të njëjtat numra koordinimi. në kristalet e formuara.
Le të shqyrtojmë më në detaje tiparet kryesore të rrezeve atomike dhe jonike.
Nën rrezet kovalente të elementeveËshtë e zakonshme të kuptohet gjysma e distancës ndërbërthamore të ekuilibrit midis atomeve më të afërt të lidhur me një lidhje kovalente.
Një tipar i rrezeve kovalente është qëndrueshmëria e tyre në "struktura kovalente" të ndryshme me të njëjtin numër koordinimi Z j Përveç kësaj, rrezet kovalente, si rregull, janë të lidhura në mënyrë shtesë me njëra-tjetrën, domethënë, distanca A-B është e barabartë me gjysmën e shumës së distancave A-A dhe B-B në prani të lidhjeve kovalente dhe. të njëjtat numra koordinues në të tre strukturat.
Ka rreze kovalente normale, tetraedrale, oktaedrale, kuadratike dhe lineare.
Rrezja normale kovalente e një atomi korrespondon me rastin kur atomi formon aq lidhje kovalente sa korrespondon me vendin e tij në tabelën periodike: për karbonin - 2, për azotin - 3, etj. Në këtë rast, vlera të ndryshme të rrezet normale fitohen në varësi të shumëzisë (rendit) lidhjet (lidhja e vetme, e dyfishtë, e trefishtë). Nëse një lidhje formohet kur retë elektronike hibride mbivendosen, atëherë ato flasin për tetraedrale
(Z k = 4, sp Orbitalet 3 hibride), tetëedrale ( Z k = 6, d 2sp Orbitalet 3 hibride), kuadratike ( Z k = 4, dsp Orbitalet 2 hibride), lineare ( Z k = 2, sp-orbitalet hibride) rreze kovalente.
Është e dobishme të dini sa më poshtë për rrezet kovalente (vlerat e rrezeve kovalente për një numër elementësh janë dhënë).
1. Rrezet kovalente, ndryshe nga rrezet jonike, nuk mund të interpretohen si rreze të atomeve që kanë një formë sferike. Rrezet kovalente përdoren vetëm për të llogaritur distancat ndërbërthamore midis atomeve të bashkuara nga lidhjet kovalente dhe nuk thonë asgjë për distancat midis atomeve të të njëjtit lloj që nuk janë të lidhur në mënyrë kovalente.
2. Madhësia e rrezes kovalente përcaktohet nga shumësia e lidhjes kovalente. Një lidhje e trefishtë është më e shkurtër se një lidhje dyfishe, e cila nga ana tjetër është më e shkurtër se një lidhje e vetme, kështu që rrezja kovalente e një lidhjeje trefishe është më e vogël se rrezja kovalente e një lidhjeje dyfishe, e cila është më e vogël
beqare. Duhet mbajtur parasysh se rendi i shumëfishimit të lidhjes nuk duhet të jetë një numër i plotë. Mund të jetë gjithashtu fraksionale nëse lidhja është e natyrës rezonante (molekula e benzenit, komponimi Mg2 Sn, shih më poshtë). Në këtë rast, rrezja kovalente ka një vlerë të ndërmjetme midis vlerave që korrespondojnë me rendet e tëra të shumëfishimit të lidhjeve.
3. Nëse lidhja është e natyrës së përzier kovalente-jonike, por me një shkallë të lartë të përbërësit kovalent të lidhjes, atëherë mund të futet koncepti i rrezes kovalente, por ndikimi i përbërësit jonik të lidhjes në vlerën e saj nuk mund të të lihet pas dore. Në disa raste, ky efekt mund të çojë në një ulje të ndjeshme të rrezes kovalente, ndonjëherë deri në 0,1 A˚. Për fat të keq, përpjekjet për të parashikuar madhësinë e këtij efekti në të ndryshme
rastet nuk kanë qenë ende të suksesshme.
4. Madhësia e rrezes kovalente varet nga lloji i orbitaleve hibride që marrin pjesë në formimin e një lidhjeje kovalente.
Rrezet jonike, natyrisht, nuk mund të përcaktohet si gjysma e shumës së distancave midis bërthamave të joneve më të afërta, pasi, si rregull, madhësitë e kationeve dhe anioneve ndryshojnë ndjeshëm. Përveç kësaj, simetria e joneve mund të ndryshojë pak nga sferike. Megjithatë, për kristalet e vërteta jonike nën rrezja jonikeËshtë zakon të kuptohet rrezja e topit me të cilën përafrohet joni.
Rrezet jonike përdoren për të përafruar distancat ndërbërthamore në kristalet jonike. Në këtë rast, besohet se distancat midis kationit më të afërt dhe anionit janë të barabarta me shumën e rrezeve të tyre jonike. Gabimi tipik në përcaktimin e distancave ndërbërthamore përmes rrezeve jonike në kristale të tillë është ≈0.01 A˚.
Ekzistojnë disa sisteme të rrezeve jonike që ndryshojnë në vlerat e rrezeve jonike të joneve individuale, por çojnë në afërsisht të njëjtat distanca ndërnukleare. Puna e parë për përcaktimin e rrezeve jonike u krye nga V. M. Goldshmit në vitet 20 të shekullit të 20-të. Në të, autori përdori, nga njëra anë, distancat ndërbërthamore në kristalet jonike, të matura me analizë strukturore me rreze X, dhe, nga ana tjetër, vlerat e rrezeve jonike F- dhe O2-, të përcaktuara.
me metodën e refraktometrisë. Shumica e sistemeve të tjera gjithashtu mbështeten në distancat ndërbërthamore në kristale të përcaktuara nga metodat e difraksionit dhe në disa vlera "referenci" të rrezes jonike të një joni të veçantë. Në sistemin më të njohur
Pauling, kjo vlerë referencë është rrezja jonike e jonit të peroksidit O2−, e barabartë me
1,40 A˚ Kjo vlerë për O2− është në përputhje të mirë me llogaritjet teorike. Në sistemin e G.B.
Në vitet 70-80, u bënë përpjekje për të përcaktuar drejtpërdrejt rrezet e joneve duke matur densitetin e elektroneve duke përdorur metodat e analizës strukturore me rreze X, me kusht që densiteti minimal i elektroneve në vijën që lidh bërthamat të merret si kufi i joneve. Doli se kjo metodë e drejtpërdrejtë çon në vlera të mbivlerësuara të rrezeve jonike të kationeve dhe në vlera të nënvlerësuara të rrezeve jonike të anioneve. Për më tepër, doli që vlerat e rrezeve jonike të përcaktuara drejtpërdrejt nuk mund të transferohen nga një përbërës në tjetrin, dhe devijimet nga aditiviteti janë shumë të mëdha. Prandaj, rreze të tilla jonike nuk përdoren për të parashikuar distancat ndërnukleare.
Është e dobishme të dini sa vijon për rrezet jonike (tabelat më poshtë japin vlerat e rrezeve jonike sipas Bokiy dhe Belov).
1. Rrezja jonike për jonet e të njëjtit element ndryshon në varësi të ngarkesës së tij dhe për të njëjtin jon varet nga numri i koordinimit. Në varësi të numrit të koordinimit, dallohen rrezet jonike tetraedrale dhe oktaedrale.
2. Brenda një rreshti vertikal, më saktë brenda një grupi, periodik
Sistemet, rrezet e joneve me të njëjtën ngarkesë rriten me rritjen e numrit atomik të elementit, pasi numri i predhave të zëna nga elektronet rritet, dhe rrjedhimisht rritet edhe madhësia e jonit.
|
Rrezja, A˚ |
3. Për jonet e atomeve të ngarkuara pozitivisht nga e njëjta periudhë, rrezet jonike zvogëlohen me shpejtësi me rritjen e ngarkesës. Rënia e shpejtë shpjegohet me veprimin në një drejtim të dy faktorëve kryesorë: tërheqja e fortë e elektroneve "të tyre" nga kationi, ngarkesa e të cilit rritet me rritjen e numrit atomik; një rritje në fuqinë e ndërveprimit midis kationit dhe anioneve përreth me rritjen e ngarkesës së kationit.
|
Rrezja, A˚ |
4. Për jonet e atomeve të ngarkuara negativisht nga e njëjta periudhë, rrezet jonike rriten me rritjen e ngarkesës negative. Dy faktorët e diskutuar në paragrafin e mëparshëm veprojnë në drejtime të kundërta në këtë rast, dhe faktori i parë mbizotëron (rritja e ngarkesës negative të një anioni shoqërohet me një rritje të rrezes së tij jonike), prandaj rritja e rrezeve jonike me rritje ngarkesa negative ndodh dukshëm më ngadalë se ulja në rastin e mëparshëm.
|
Rrezja, A˚ |
5. Për të njëjtin element, pra me të njëjtin konfigurim elektronik fillestar, rrezja e kationit është më e vogël se ajo e anionit. Kjo është për shkak të një rënie në tërheqjen e elektroneve "shtesë" të jashtme në bërthamën e anionit dhe një rritje të efektit të skanimit për shkak të elektroneve të brendshme (kationi ka mungesë elektronesh, dhe anion ka një tepricë).
|
Rrezja, A˚ |
6. Madhësitë e joneve me të njëjtën ngarkesë ndjekin periodicitetin e tabelës periodike. Sidoqoftë, rrezja jonike nuk është proporcionale me ngarkesën bërthamore Z, e cila është për shkak të tërheqjes së fortë të elektroneve nga bërthama. Përveç kësaj, një përjashtim nga varësia periodike janë lantanidet dhe aktinidet, në seritë e të cilave rrezet e atomeve dhe joneve me të njëjtën ngarkesë nuk rriten, por zvogëlohen me rritjen e numrit atomik (i ashtuquajturi ngjeshja e lantanidit dhe kompresimi i aktinidit).11
11 Kompresimi i lantanidit dhe ngjeshja e aktinideve janë për shkak të faktit se te lantanidet dhe aktinidet elektronet e shtuara me një rritje të numrit atomik mbushen. e brendshme d Dhe f-predha me një numër kuantik kryesor më të vogël se numri kuantik kryesor i një periudhe të caktuar. Për më tepër, sipas llogaritjeve mekanike kuantike në d dhe veçanërisht në f thotë se elektroni është shumë më afër bërthamës sesa në s Dhe fq gjendjet e një periudhe të caktuar me një numër të madh kuantik, pra d Dhe f-elektronet ndodhen në rajonet e brendshme të atomit, megjithëse mbushja e këtyre gjendjeve me elektrone (fjala është për nivelet elektronike në hapësirën energjetike) ndodh ndryshe.
Rrezet metalike konsiderohen të barabartë me gjysmën e distancës më të shkurtër ndërmjet bërthamave të atomeve në strukturën kristalizuese të elementit metalik. Ato varen nga numri i koordinimit. Nëse marrim rrezen metalike të ndonjë elementi në Z k = 12 për njësi, atëherë kur Z k = 8, 6 dhe 4 rreze metalike të të njëjtit element do të jenë përkatësisht të barabarta me 0,98; 0,96; 0,88. Rrezet metalike kanë vetinë e aditivitetit. Njohja e vlerave të tyre bën të mundur parashikimin e përafërt të parametrave të rrjetave kristalore të përbërjeve ndërmetalike.
Karakteristikat e mëposhtme janë karakteristike për rrezet atomike të metaleve (të dhënat për vlerat e rrezeve atomike të metaleve mund të gjenden në).
1. Rrezet atomike metalike të metaleve në tranzicion janë përgjithësisht më të vogla se rrezet atomike metalike të metaleve jo në tranzicion, duke reflektuar forcën më të madhe të lidhjes në metalet në tranzicion. Kjo veçori është për faktin se metalet e grupit kalimtar dhe metalet më afër tyre në tabelën periodike kanë elektronikë. d- predha dhe elektrone në d-shtetet mund të marrin pjesë në formimin e lidhjeve kimike. Forcimi i lidhjes mund të jetë pjesërisht për shkak të shfaqjes së një komponenti kovalent të lidhjes dhe pjesërisht të ndërveprimit van der Waals të bërthamave jonike. Në kristalet e hekurit dhe tungstenit, për shembull, elektronet në d-Shtetet japin një kontribut të rëndësishëm në energjinë lidhëse.
2. Brenda një grupi vertikal, ndërsa lëvizim nga lart poshtë, rrezet atomike të metaleve rriten, gjë që është për shkak të rritjes së vazhdueshme të numrit të elektroneve (numri i predhave të zëna nga elektronet rritet).
3. Brenda një periudhe, më saktë, duke filluar nga metali alkali deri në mes të grupit të metaleve kalimtare, rrezet atomike të metaleve zvogëlohen nga e majta në të djathtë. Në të njëjtën sekuencë, ngarkesa elektrike e bërthamës atomike rritet dhe numri i elektroneve në shtresën e valencës rritet. Me rritjen e numrit të elektroneve të lidhjes për atom, lidhja metalike bëhet më e fortë, dhe në të njëjtën kohë, për shkak të rritjes së ngarkesës së bërthamës, rritet tërheqja e elektroneve të bërthamës (të brendshme) nga bërthama, prandaj vlera i rrezes atomike metalike zvogëlohet.
4. Metalet kalimtare të grupeve VII dhe VIII nga e njëjta periudhë, në një përafrim të parë, kanë rreze metalike pothuajse të njëjta. Me sa duket, kur bëhet fjalë për elementë që kanë 5 ose më shumë d-elektronet, rritja e ngarkesës së bërthamës dhe efektet shoqëruese të tërheqjes së elektroneve bërthamore, që çojnë në një ulje të rrezes atomike metalike, kompensohen nga efektet e shkaktuara nga rritja e numrit të elektroneve në atom (jon) nuk janë të përfshirë në formimin e një lidhjeje metalike dhe çojnë në një rritje të rrezes metalike (rrit numrin e gjendjeve të zëna nga elektronet).
5. Një rritje në rreze (shih pikën 2) për elementët e tranzicionit, e cila ndodh gjatë kalimit nga periudha e katërt në të pestën, nuk vërehet për elementët e tranzicionit në
kalimi nga periudha e pestë në të gjashtën; rrezet atomike metalike të elementeve përkatëse (krahasimi është vertikal) në këto dy periudha të fundit janë pothuajse të njëjta. Me sa duket, kjo për faktin se elementët e vendosur midis tyre kanë një shtrirje relativisht të thellë f-predha, kështu që rritja e ngarkesës bërthamore dhe efektet tërheqëse shoqëruese janë më domethënëse sesa efektet që lidhen me një numër në rritje të elektroneve (ngjeshja e lantanidit).
|
Element nga periudha e 4-të |
Rrezja, A˚ |
Element nga periudha 5 |
Rrezja, A˚ |
Element nga periudha e 6-të |
Rrezja, A˚ |
6. Zakonisht rrezet metalike janë shumë më të mëdha se rrezet jonike, por ato nuk ndryshojnë aq dukshëm nga rrezet kovalente të të njëjtëve elementë, megjithëse pa përjashtim janë të gjitha më të mëdha se rrezet kovalente. Dallimi i madh në vlerat e rrezeve atomike dhe jonike metalike të të njëjtëve elementë shpjegohet me faktin se lidhja, e cila i detyrohet origjinës së saj elektroneve pothuajse të lira, nuk është e fortë (prandaj distancat ndëratomike relativisht të mëdha të vërejtura në rrjeta metalike). Dallimi dukshëm më i vogël në vlerat e rrezeve metalike dhe kovalente të të njëjtëve elementë mund të shpjegohet nëse e konsiderojmë lidhjen metalike si një lidhje kovalente të veçantë "rezonante".
Nën rrezja e van der Waals-itËshtë e zakonshme të kuptohet gjysma e distancës ndërbërthamore të ekuilibrit midis atomeve më të afërt të lidhur nga një lidhje van der Waals. Rrezet Van der Waals përcaktojnë madhësitë efektive të atomeve të gazit fisnik. Për më tepër, siç vijon nga përkufizimi, rrezja atomike van der Waals mund të konsiderohet gjysma e distancës ndërbërthamore midis atomeve më të afërt me të njëjtin emër, të lidhur nga një lidhje van der Waals dhe që i përkasin molekulave të ndryshme (për shembull, në kristalet molekulare ). Kur atomet i afrohen njëri-tjetrit në një distancë më të vogël se shuma e rrezeve të tyre van der Waals, ndodh zmbrapsja e fortë ndëratomike. Prandaj, rrezet atomike van der Waals karakterizojnë kontaktet minimale të lejueshme të atomeve që i përkasin molekulave të ndryshme. Të dhënat mbi vlerat e rrezeve atomike van der Waals për disa atome mund të gjenden në).
Njohja e rrezeve atomike të van der Waals-it ju lejon të përcaktoni formën e molekulave dhe paketimin e tyre në kristale molekulare. Rrezet Van der Waals janë shumë më të mëdha se të gjitha rrezet e listuara më sipër për të njëjtët elementë, gjë që shpjegohet me dobësinë e forcave van der Waals.
Një karakteristikë e rëndësishme e një atomi është madhësia e tij, pra rrezja atomike. Madhësia e një atomi individual nuk përcaktohet, pasi kufiri i tij i jashtëm është i paqartë për shkak të pranisë probabilistike të elektroneve në pika të ndryshme në hapësirën perinukleare. Për shkak të kësaj, në varësi të llojit të lidhjes ndërmjet atomeve, dallohen rrezet metalike, kovalente, van der Waals, jonike dhe rreze të tjera atomike.
Rrezet "Metal" (r me) gjetur duke përgjysmuar distancat ndëratomike më të shkurtra në strukturat kristalore të substancave të thjeshta me numër koordinimi 12. Për vlerat e tjera të ko.n. merret parasysh korrigjimi i nevojshëm.
Vlerat rreze kovalente (r cov) llogaritur si gjysma e gjatësisë së lidhjes homoatomike. Nëse është e pamundur të përcaktohet gjatësia e një lidhjeje të vetme homoatomike, vlera r cov e atomit të elementit A merret duke zbritur rrezen kovalente të atomit të elementit B nga gjatësia e lidhjes heteroatomike A-B. Rrezet kovalente varen kryesisht nga madhësia e shtresës së brendshme të elektroneve.
Rrezet e atomeve të palidhura me valencë - rrezet van der Waals (r w) të përcaktojë madhësitë efektive të atomeve për shkak të forcave refuzuese të niveleve të energjisë së mbushur.
Vlerat e energjisë së elektroneve të përcaktuara nga rregullat e Slater. na lejoi të vlerësojmë vlerën relative - madhësinë e dukshme të atomit - r cmp (rrezja empirike).
Gjatësia e lidhjes është dhënë në angstromë (1 Å = 0,1 nm = 100 pm).
| Elementi | je unë | rcov | r w | r cmp |
| H | 0.46 | 0.37 | 1.20 | 0.25 |
| Ai | 1.22 | 0.32 | 1.40 | - |
| Li | 1.55 | 1.34 | 1.82 | 1.45 |
| Bëhuni | 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 |
| Kr | 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 |
| Si | 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 |
| Në | 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 |
| I | - | 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 |
| Er | 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 |
| Në | - | - | - | - |
| 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 |
| Am | - | - | - | 1.75 |
Trendi i përgjithshëm i ndryshimeve në rrezet atomike është si më poshtë. Në grupe, rrezet atomike rriten, pasi me një rritje të numrit të niveleve të energjisë, madhësia e orbitaleve atomike me një numër kuantik kryesor të madh rriten. Për elementët d, në atomet e të cilëve plotësohen orbitalet e nivelit të mëparshëm energjetik, kjo tendencë nuk ka karakter të dallueshëm gjatë kalimit nga elementët e periudhës së pestë në elementet e periudhës së gjashtë.
Në periudha të shkurtra, rrezet e atomeve përgjithësisht zvogëlohen, pasi rritja e ngarkesës së bërthamës gjatë kalimit në çdo element pasues shkakton tërheqjen e elektroneve të jashtme me forcë në rritje; numri i niveleve të energjisë në të njëjtën kohë mbetet konstant.
Ndryshimi në rreze atomike në periudha për elementët d është më kompleks.
Vlera e rrezes atomike është mjaft e lidhur me një karakteristikë kaq të rëndësishme të atomit si energjia e jonizimit. Një atom mund të humbasë një ose më shumë elektrone, duke u bërë një jon i ngarkuar pozitivisht - një kation. Kjo aftësi matet nga energjia e jonizimit.
Lista e literaturës së përdorur
- Popkov V. A., Puzakov S. A. Kimia e përgjithshme: libër shkollor. - M.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 f.: ISBN 978-5-9704-1570-2. [Me. 27-28]
- Volkov, A.I., Zharsky, I.M. Libër i madh referimi kimik / A.I. Volkov, I.M. Zharsky. - Mn.: Shkolla Moderne, 2005. - 608 me ISBN 985-6751-04-7.
Edhe përpara se vetitë e atomeve multielektroni të llogariteshin mjaft saktë me metodat e mekanikës kuantike, informacioni për strukturën e tyre u mor nëpërmjet studimit eksperimental të përbërjeve kimike, kryesisht të atyre kristalore. Sidoqoftë, një koincidencë e plotë e vetive të atomeve të lira dhe atomeve në një kristal nuk ndodhi dhe nuk mund të kërkohet. Përkundrazi, kur një atom kalon nga një gjendje e lirë në një gjendje të lidhur, të gjitha vetitë e tij ndryshojnë natyrshëm. Le të shqyrtojmë arsyet pse lind një ndryshim i tillë natyror, si dhe vetitë e atomeve që zbulohen gjatë studimit të një kristali. Krahasimi i tyre me ato origjinale, i marrë si një nivel i caktuar krahasimi, jep shumë informacion kuptimplotë për natyrën e lidhjes kimike dhe vetitë e kristalit.
2. RADISI EFEKTIV I ATOMEVE DHE JONEVE
A. Rrezet atomike
Pas zbulimit të M. Laue (1912), gjatë disa viteve të ardhshme, dhjetëra kristale, kryesisht minerale dhe metale, iu nënshtruan analizës së difraksionit me rreze X. Duke pasur afërsisht njëqind vlera të distancave ndëratomike, V. L. Bragg ishte në gjendje të përcaktonte madhësitë e atomeve individuale në një kristal tashmë në 1920. Metoda për përcaktimin e rrezeve të atomeve në substanca të thjeshta, për shembull në metale, është shumë e thjeshtë: ju duhet të ndani distancën më të shkurtër ndëratomike në gjysmë. Bragg e zgjeroi këtë metodë në raste të tjera, duke vlerësuar rrezen e atomit të squfurit të jetë gjysma e distancës ndëratomike S-S në pirit FeS2 (rs = 2.05/2 = 1.02 Å). Atëherë ishte e mundur të llogariteshin "përgjatë zinxhirit" rrezet e atomeve të tjera (Zn nga ZnS, O nga ZnO, etj.). Në total, Bragg përcaktoi madhësitë e rreth 40 atomeve në këtë mënyrë, gjë që shkaktoi një numër krahasimesh. Kështu, rezultoi se në sistemin Bragg madhësitë e atomeve elektronegative (r p = 0,67; r o = 0,65; r Cl = 1,05; r s = l,02 Å) janë dukshëm më të vogla në krahasim me madhësitë e elementeve elektropozitive (r Na = 1.77 r Mg = l.42; r Sr = l.95 Å, etj.). Kjo binte ndesh me modelin jonik Kossel, sipas të cilit elektronet shkëputen nga kationi dhe transferohen në anion, duke e bërë atë më të madh. Kështu, në një kristal Na+ F- i përbërë nga dy jone të ngjashëm me neonin, joni Na+ me një ngarkesë bërthamore +11 duhet
të jetë më i vogël se joni F- me ngarkesë bërthamore + 9. Prandaj, përdorimi i sistemit të rrezes Bragg si universal duhej të braktisej për një kohë të gjatë.
Kjo ide u afrua shumë vite më vonë, kur u bë e qartë se mekanizmi i formimit të lidhjeve kimike është i njëjtë dhe në të gjitha rastet korrespondon. parimi i mbivendosjes maksimale dendësia e elektroneve të predhave të valencës Slater-Pauling. Kjo do të thotë që ne mund të presim që rrezet atomike të jenë afër rrezeve orbitale të atomeve r0, të cilat matin saktësisht distancën nga bërthama deri në densitetin maksimal të elektroneve të shtresës së valencës. Në të vërtetë, rrezja Bragg e atomit Na 1,77 Å është afër rrezes së saj orbitale (1,71 Å), rrezja Al 1,35 Å është pothuajse e barabartë me atë orbitale (1,31 Å), rrezja S është pak më e madhe se ajo orbitale ( 1,02 dhe 0,81 Å respektivisht). Duke përdorur rezultatet e llogaritjeve teorike të r 0, të cilat u përfunduan në vitin 1964, si dhe distancat ndëratomike të matura për 1200 kristale të llojeve të ndryshme, J. Slater ndërtoi sistemin e tij të rrezeve atomike. Ata rezultuan të ishin shumë afër rrezeve të Bragg (devijimi mesatar është vetëm 0.03 Å).
Sipas kuptimit fizik të derivimit të tyre, rrezet atomike duhet të përdoren kryesisht në rastet kur atomet janë të lidhur me njëri-tjetrin me një lidhje kovalente ose metalike.
B. Rrezet jonike. Derivimi i taksonomive kryesore të rrezeve jonike
Shpërndarja e densitetit të elektroneve në kristalet në thelb jonike është padyshim e ndryshme sesa në kristalet kovalente ose metalike, domethënë, karakterizohet nga një zhvendosje në densitetin e mbivendosjes në një atom më elektronegativ, si dhe nga prania e një densiteti elektronik minimal përgjatë lidhjes. linjë. Është logjike të konsiderohet ky minimum si rajoni i kontaktit midis joneve individuale dhe të përpiqemi të përcaktojmë rrezet e tyre si distancë nga bërthama në minimumin e specifikuar.
Rezultati i zakonshëm i analizës së difraksionit me rreze X është koordinatat e atomeve në kristal, domethënë të dhënat për distancat ndëratomike, të cilat më pas duhet të ndahen disi në fraksione të joneve individuale. Nga këto të dhëna eksperimentale mund të merren vetëm informacione për ndryshimet në madhësitë e atomeve ose joneve dhe shkallën e qëndrueshmërisë së tyre brenda një grupi të caktuar përbërjesh. Përjashtim bëjnë përbërjet homoatomike, d.m.th., kristalet e substancave të thjeshta, për të cilat problemi i përcaktimit të rrezes atomike zgjidhet thjesht (shih pjesën e mëparshme). Dhe në
Në rastin e përgjithshëm, duke pasur vetëm shumën e të dhënave eksperimentale për distancat ndëratomike, është e pamundur të gjesh një mënyrë për t'i ndarë ato në kontributet e joneve individuale - rrezet jonike. Për ta bërë këtë, duhet të dini të paktën rrezen e një joni ose raportin e rrezeve të joneve në të paktën një kristal. Prandaj, në vitet 20, kur u bë e qartë se sistemi i rrezes Bragg nuk plotësonte kërkesat e dukshme të modelit jonik, u shfaqën kritere për një ndarje të tillë, duke përdorur disa supozime teorike ose gjysmë empirike.
I pari në kohë ishte kriteri i propozuar nga A. Lande (1920). Ai sugjeroi që në kristalet me anione të mëdha dhe katione të vogla duhet të ketë kontakt të drejtpërdrejtë midis të parëve, d.m.th., kationet duket se fillojnë të "varen" pak në zbrazëtinë e madhe midis anioneve. Ky supozim vërtetohet vërtet nga një krahasim i distancave ndëratomike (Å), për shembull, në çiftet e mëposhtme të përbërjeve Mg dhe Mn me një strukturë të tipit NaCl: MgO 2.10; MnO 2,24; ∆ = 0,14; MgS 2,60; MnS 2,61; ∆ = 0,01; MgSe 2,73; MnSe 2,73; ∆ = 0.00. Nga vlerat e Δ rezulton se edhe për sulfidet, e aq më tepër për selenidet Mg dhe Mn, distancat ndëratomike janë pothuajse të njëjta. Kjo do të thotë se madhësia e kationeve pushon së ndikuari në periudhën qelizore, e cila kontrollohet vetëm nga distanca anion-anion e barabartë me R2. Nga këtu është e lehtë të llogaritet rrezja e anionit si gjysma e kësaj distance: në shembullin tonë, r (S2- ) = l.83 Å, r (Se2- ) = 1.93 Å. Këto vlera janë mjaft të mjaftueshme për të nxjerrë më tej një sistem të plotë të rrezeve jonike nga një grup i caktuar distancash ndëratomike.
Në vitin 1926, V. M. Goldshmidt përdori për këto qëllime të dhënat e shkencëtarit finlandez Vasasherna, i cili ndau distancat ndëratomike të vëzhguara në kristale në përpjesëtim me raportin thyes të konfigurimit elektronik të joneve. Vazasherna zbuloi se rrezja e O2- është 1,32 Å, dhe rrezja e F- është 1,33 Å. Për Goldschmidt, këto të dhëna ishin të mjaftueshme për të nxjerrë një sistem të plotë të rrezeve jonike, i cili më pas u plotësua dhe u rafinua disa herë. Sistemi më i arsyeshëm dhe më i detajuar është R. Shannon dhe C. Pruitt (1970) (Shtojca 1-9).
Pothuajse njëkohësisht me Goldschmidt dhe pavarësisht nga ai, L. Pauling (1927) zhvilloi një qasje të ndryshme për vlerësimin e rrezeve jonike. Ai sugjeroi që në kristalet si Na+ F-, K+ Cl-, Rb+ Br-, Cs+ I-, të përbërë nga jone izoelektronike të ngjashme me të njëjtin gaz inert (përkatësisht Ne, Ar, Xe dhe Kr), rrezet
kationi dhe anioni duhet të jenë në përpjesëtim të zhdrejtë me ngarkesat bërthamore efektive që veprojnë në shtresën e jashtme të elektroneve.
Oriz. 48. Varësia periodike e rrezeve atomike (1) dhe jonike (2) nga numri atomik i elementit Z.
Marrëveshja e ngushtë e të gjitha sistemeve kryesore të rrezeve jonike bazuar në kriteret e pavarura të Goldschmidt, Pauling dhe Lande doli të ishte e jashtëzakonshme. Në fund të shekullit të kaluar, në 1987, Pauling kujtoi se, për shembull, në vitin 1920 Lande gjeti një vlerë rreze prej 2,14 Å për jonin I, tre vjet më vonë Vazasherna përcaktoi vlerën e kësaj rreze si 2,19 Å, dhe madje edhe pas katër vjet më vonë ai vetë gjeti një vlerë të ndërmjetme prej 2.16 Å për të. Kjo rastësi nuk mund të mos bënte një përshtypje të madhe për bashkëkohësit dhe brezat pasardhës të shkencëtarëve, si rezultat i së cilës, me kalimin e kohës, lindi ideja se koncepti i "rrezes jonike" pasqyron njëfarë realiteti objektiv. Deklarata e A.E. Fersman mbetet ende e vërtetë: "...pa marrë parasysh se si do të merret parasysh kuptimi fizik i rrezeve jonike... ato kanë një rëndësi të madhe praktike si sasi që mund të përdoren lehtësisht dhe thjesht si në kiminë kristalore ashtu edhe në gjeokimi". Në të vërtetë, duke pasur një grup sasish të rendit të qindrave - numri i elementeve kimike - mund të parashikohen afërsisht mijëra distanca ndëratomike, ndryshimet ose raportet e tyre. Për
Në kiminë kristalore, kjo rrethanë lehtëson rrënjësisht analizën e të dhënave eksperimentale dhe ofron mundësinë e kondensimit të informacionit të madh.
Në Fig. Figura 48 tregon varësinë periodike të rrezeve atomike dhe jonike (CN = 6) nga numri atomik i elementit. Një nga tiparet më karakteristike të kësaj varësie është zvogëlimi i madhësisë së kationeve nga fillimi deri në fund të çdo periudhe. Rënia e madhe e përmasave të joneve nga me valent të ulët (metale alkali) në shumë të ngarkuara (N5+, Cr6+, etj.) ndërpritet vetëm në familjet e metaleve në tranzicion, ku ulja e rrezeve është më e ngadaltë. Rënia graduale afatgjatë në rrezet e joneve të lantanidit TR3+ u quajt nga kompresimi i lantanidit V. M. Goldshmidt: rrezet e lantanideve të rënda (Lu3+) janë pothuajse 0,2 Å më pak se rrezet e atyre të lehta (La3+). Madhësia e jonit Y3+ rezulton të jetë identike me rrezen Ho3+, d.m.th., në vetitë gjeometrike është më afër TR-së së rëndë, e cila për këtë arsye ndonjëherë quhet grupi "ittrium" në kontrast me lantanidet më të lehta të grupit "cerium". .
Rëndësia kryesore e ngjeshjes së lantanidit është se elementët e periudhës VI duket se janë shumë afër në madhësi me homologët e tyre të grupit të periudhës V. Kështu, Hf4+ është 0,02 Å më i vogël se Zr4+, W6+ është 0,01 Å më i madh se Mo6+, Ta5+ dhe Nb5+ kanë pothuajse të njëjtën madhësi. Ky efekt afron edhe madhësitë e platinoideve të rënda (Os, Ir, Pt) me ato më të lehta (Ru, Rh, Pd), Au dhe Ag etj. Luan një rol të madh në izomorfizmin e këtyre elementeve.
Duke parë me kujdes Fig. 48, lexuesi mund të vërejë lehtësisht se në shumicën e rasteve kursi i lakores së rrezes jonike duket se përsërit një kurs të ngjashëm të lakores së rrezes atomike, me të parën që zhvendoset poshtë në krahasim me të dytën. Në të vërtetë, sipas J. Slater (1964), megjithëse rrezet atomike dhe jonike masin gjëra krejtësisht të ndryshme, nuk ka asnjë kontradiktë midis tyre. Duke thënë "gjëra të ndryshme", ai do të thoshte se rrezet atomike janë distancat nga bërthama në mbivendosjen maksimale të densitetit të elektroneve të fqinjëve më të afërt, dhe rrezet jonike, përkundrazi, deri në minimumin në densitetin e elektroneve përgjatë vijës së lidhjes. Megjithatë, pavarësisht kësaj, të dy seritë e rrezeve janë të përshtatshme për përcaktimin e përafërt të distancave ndëratomike në kristale të llojeve të ndryshme, pasi rrezet e atomeve elektropozitive janë afërsisht 0,85 ± 0,10 Å më të mëdha se rrezet jonike të kationeve përkatëse, ndërsa rrezet e atomeve elektronegative atomet janë po aq më pak se rrezja e tyre jonike: r at. – r mace. ≈ r an. – r në. ≈ 0,85 Å. Prandaj është e qartë se shuma e rrezeve atomike dhe jonike për
për çdo çift të caktuar elementësh duhet të jetë pothuajse i njëjtë. Për shembull, shuma e rrezeve jonike të Na+ dhe Cl- është 1,02+1,81 = 2,83 Å, dhe shuma e rrezeve atomike të Na
dhe Cl: 1,80+1,00 = 2,80 Å.
Për të përdorur saktë sistemin e rrezes jonike, duhet të mbani mend rregullat themelore të mëposhtme.
Së pari, siç u vu re shumë kohë më parë, rrezja e jonit varet nga numri i koordinimit: sa më i lartë të jetë numri i koordinimit, aq më i madh është rrezja e jonit. Nëse tabelat japin rreze standarde jonesh për CN = 6, atëherë për CN-të e tjera duhet të futen korrigjime të përafërta: rrisni rrezen me disa përqind për CN > 6 dhe zvogëloni atë me disa përqind për CN< 6.
Rrezja e një joni varet shumë nga ngarkesa e tij. Për një kation, ndërsa ngarkesa rritet, ajo zvogëlohet dukshëm. Pra, për Mn2+ është e barabartë me 0.97 (CN = 6), për Mn4+ - 0.68 (CN = 6),
për Mn6+ - 0,41 (CN = 4) dhe Mn7+ - 0,40 Å (CN = 4).
Në shtojcën 1-9, tregohen dy seri vlerash të rrezeve jonike për jonet e metaleve në tranzicion - në gjendjet me rrotullim të lartë (hs) dhe me rrotullim të ulët (ns). Në Fig. 49, a dhe 49, b tregojnë rrezet empirike të elementeve 3d dy- dhe trivalente për koordinimin tetëedral në gjendjet me rrotullim të ulët (lakorja e poshtme) dhe me rrotullim të lartë (lakorja e sipërme).
Oriz. 49. Rrezet jonike efektive të elementeve kalimtare të periudhës IV: a - dyvalente, b - trivalente, q - numri i elektroneve d. Rrathët e zbrazët i referohen gjendjes me rrotullim të lartë të jonit
Mund të shihet se minimalet në kthesat më të ulëta ndodhin përkatësisht në Fe2+ dhe Co3+, d.m.th., në jonet me gjashtë elektrone d, të cilat në gjendje spin të ulët ndodhen të gjitha në orbitalet e poshtme. Nga ana tjetër, maksimumi në kthesat e sipërme ndodhin në Mn2+ dhe Fe3+, d.m.th., jonet me pesë elektrone d, të cilat
Vetitë periodike të elementeve
Periodiciteti shprehet në strukturën e shtresës elektronike të atomeve, prandaj, vetitë që varen nga gjendja e elektroneve janë në përputhje të mirë me ligjin periodik: rrezet atomike dhe jonike, energjia e jonizimit, afiniteti i elektroneve, elektronegativiteti dhe valenca e elementeve. Por përbërja dhe vetitë e substancave dhe komponimeve të thjeshta varen nga struktura elektronike e atomeve, prandaj periodiciteti vërehet në shumë veti të substancave dhe përbërjeve të thjeshta: temperatura dhe nxehtësia e shkrirjes dhe vlimit, gjatësia dhe energjia e lidhjeve kimike, potencialet e elektrodës, standardi. entalpitë e formimit dhe entropitë e substancave, etj. d. Ligji periodik mbulon më shumë se 20 veti të atomeve, elementeve, substancave të thjeshta dhe komponimeve.
Sipas mekanikës kuantike, një elektron mund të gjendet në çdo pikë rreth bërthamës së një atomi, si afër tij ashtu edhe në një distancë të konsiderueshme. Prandaj, kufijtë e atomeve janë të paqartë dhe të pacaktuar. Në të njëjtën kohë, në mekanikën kuantike llogaritet probabiliteti i shpërndarjes së elektroneve rreth bërthamës dhe pozicioni i densitetit maksimal të elektroneve për secilën orbitale.
Rrezja orbitale e një atomi (jon)është distanca nga bërthama deri në densitetin maksimal të elektronit të orbitalës së jashtme më të largët të këtij atomi (jonit).
Rrezet orbitale (vlerat e tyre janë dhënë në librin e referencës) zvogëlohen me periudha, sepse Rritja e numrit të elektroneve në atome (jone) nuk shoqërohet me shfaqjen e shtresave të reja elektronike. Predha elektronike e një atomi ose joni të secilit element pasues në një periudhë bëhet më e dendur në krahasim me atë të mëparshme për shkak të rritjes së ngarkesës së bërthamës dhe rritjes së tërheqjes së elektroneve në bërthamë.
Rrezet orbitale në grupe rriten sepse atomi (joni) i çdo elementi ndryshon nga ai më i lartë për shkak të shfaqjes së një shtrese të re elektronike.
Ndryshimi në rrezet atomike të orbitës për pesë periudha është paraqitur në Fig. 13, nga i cili duket qartë se varësia ka një formë "dhëmbi sharrë" karakteristike për ligjin periodik.
Oriz. 13. Varësia e rrezes orbitale
nga numri atomik i elementeve të periudhës së parë – të pestë.
Por gjatë periudhave, ulja e madhësisë së atomeve dhe joneve nuk ndodh në mënyrë monotone: "shpërthime" dhe "zhytje" të vogla vërehen në elementë individualë. Si rregull, "boshllëqet" përmbajnë elementë, konfigurimi elektronik i të cilëve korrespondon me një gjendje të rritur stabiliteti: për shembull, në periudhën e tretë është magnez (3s 2), në periudhën e katërt është mangan (4s 2 3d 5) dhe zink (4s 2 3d 10) etj.
Shënim. Llogaritjet e rrezeve orbitale janë kryer që nga mesi i viteve shtatëdhjetë të shekullit të kaluar falë zhvillimit të teknologjisë elektronike kompjuterike. Përdorur më parë efektive rrezet e atomeve dhe joneve, të cilat përcaktohen nga të dhënat eksperimentale për distancat ndërbërthamore në molekula dhe kristale. Supozohet se atomet janë topa të papërshtatshëm që prekin sipërfaqet e tyre në përbërje. Rrezet efektive të përcaktuara në molekulat kovalente quhen kovalente rrezet, në kristale metalike - metalike rrezet, në përbërjet me lidhje jonike - jonike rrezet. Rrezet efektive ndryshojnë nga rrezet orbitale, por ndryshimi i tyre me numrin atomik është gjithashtu periodik.
Për të kuptuar pyetjen se çfarë quhet rrezja e një atomi në shkencën moderne, le të kujtojmë se çfarë është një atom në vetvete. Sipas koncepteve klasike, në qendër të atomit ka një bërthamë të përbërë nga protone dhe neutrone, dhe elektronet secila rrotullohet rreth bërthamës në orbitën e vet.
Rrezja atomike në fizikë
Meqenëse në këtë model të strukturës së një atomi, elektronet janë grimca të kufizuara në hapësirë, d.m.th. rrotullohen të ashtuquajturat elektrone valente.
Megjithatë, sipas modernes idetë mekanike kuantike, ky parametër nuk mund të përcaktohet në mënyrë të qartë siç është bërë në modelin klasik. Këtu elektronet nuk përfaqësohen më në formën e grimcave të grimcave, por fitojnë vetitë e valëve, domethënë objekte të pakufizuara në hapësirë. Në një model të tillë, është thjesht e pamundur të përcaktohet me saktësi pozicioni i elektronit. Këtu kjo grimcë është paraqitur tashmë në formën e një orbitale elektronike, dendësia e së cilës ndryshon në varësi të distancës nga bërthama atomike.
Pra, në modelin modern të strukturës së atomit, rrezja e tij nuk mund të përcaktohet pa mëdyshje. Prandaj, në fizikën kuantike, kiminë e përgjithshme, fizikën e gjendjes së ngurtë dhe shkencat e tjera të ngjashme, kjo vlerë sot përkufizohet si rrezja e një sfere në qendër të së cilës ndodhet një bërthamë, brenda së cilës 90-98% e densitetit të elektronit reja është e përqendruar. Në fakt, kjo distancë përcakton kufijtë e atomit.
Nëse merrni parasysh Tabelën Periodike të Elementeve Kimike (Tabela e Mendeleevit), e cila rendit rrezet atomike, mund të shihni disa modele që shprehen në faktin se brenda një periudhe këto numra zvogëlohen nga e majta në të djathtë, dhe brenda një grupi ato rriten nga lart. deri në fund. Modele të tilla shpjegohen me faktin se brenda një periudhe, kur lëvizni nga e majta në të djathtë, ngarkesa e atomit rritet, gjë që rrit forcën e tërheqjes së elektroneve prej tij, dhe kur lëviz brenda grupit nga lart poshtë, më shumë dhe mbushen më shumë predha elektronike.
Rrezja atomike në kimi dhe kristalografi
Cilat janë llojet
Kjo karakteristikë ndryshon shumë në varësi të lidhjes kimike në të cilën ndodhet atomi. Meqenëse të gjitha substancat në natyrë përbëhen në masë të madhe nga molekula, koncepti i a. r. përdoret për të përcaktuar distancat ndëratomike në një molekulë. Dhe kjo karakteristikë varet nga vetitë e atomeve të përfshira në molekulë, d.m.th., pozicioni i tyre në Tabelën Periodike të elementeve kimike. Duke pasur veti të ndryshme fizike dhe kimike, molekulat formojnë një larmi të madhe substancash.
Në thelb, kjo vlerë përshkruan shtrirjen e forcës së tërheqjes elektrike midis bërthamës së një atomi dhe predhave të tij të jashtme elektronike. Jashtë kësaj sfere, forca e tërheqjes elektrike e një atomi fqinj hyn në lojë. ekziston disa lloje të lidhjeve kimike ndërmjet atomeve në një molekulë:
- kovalente;
- jonike;
- metali;
- van der Waals.
Sipas këtyre lidhjeve, e njëjta gjë do të jetë rrezja atomike.
Si varet nga lloji i lidhjes kimike
Në një lidhje kovalente, AR përcaktohet si gjysma e distancës midis atomeve ngjitur në një lidhje të vetme kimike X-X, dhe X është një jometal, pasi kjo lidhje është karakteristike për jometalet. Për shembull, për halogjenet rrezja kovalente do të jetë e barabartë me gjysmën e distancës ndërbërthamore X-X në molekulën X2, për molekulat e selenit Se dhe squfurit S - gjysma e distancës X-X në molekulën X8, për karbonin C do të jetë e barabartë me gjysmën më të shkurtër. Distanca C-C në një kristal diamanti.
Kjo lidhje kimike ka vetinë e aditivitetit, pra përmbledhje, e cila bën të mundur përcaktimin e distancave ndërbërthamore në molekulat poliatomike. Nëse lidhja në molekulë është e dyfishtë ose e trefishtë, atëherë AR kovalente zvogëlohet, pasi gjatësitë e lidhjeve të shumta janë më të vogla se lidhjet e vetme.
Kur një lidhje jonike formohet në kristalet jonike, vlerat jonike AR përdoren për të përcaktuar distancën midis anionit më të afërt dhe kationit të vendosur në vendet e rrjetës kristalore. Kjo distancë përcaktohet si shuma e rrezeve të këtyre joneve.
ekziston disa mënyra për të përcaktuar rrezet jonike, në të cilat vlerat e joneve individuale ndryshojnë. Por si rezultat, këto metoda japin afërsisht të njëjtat vlera të distancave ndërnukleare. Këto metoda ose sisteme u emëruan sipas shkencëtarëve që kryen kërkime përkatëse në këtë fushë:
- Goldschmidt;
- Pauling;
- Belova dhe Bokiya;
- shkencëtarë të tjerë.
Në rastin e një lidhjeje metalike që ndodh në kristalet metalike, AP-të merren të jenë të barabarta me gjysmën e distancës më të shkurtër ndërmjet tyre. Rrezja metalike varet nga numri i koordinimit K. Në K = 12, vlera e tij merret në mënyrë konvencionale si unitet. Për numrat e koordinimit 4, 6 dhe 8, rrezet metalike të të njëjtit element do të jenë përkatësisht 0,88, 0,96 dhe 0,98.
Nëse marrim dy metale të ndryshme dhe krahasojmë rrezet metalike të elementeve të tyre, atëherë afërsia e këtyre vlerave me njëra-tjetrën do të nënkuptojë një kusht të domosdoshëm, por jo të mjaftueshëm për tretshmërinë reciproke të këtyre metaleve sipas llojit të zëvendësimit. Për shembull, kaliumi i lëngshëm K dhe litiumi Li nuk përzihen në kushte normale dhe formojnë dy shtresa të lëngshme, sepse rrezet e tyre metalike janë shumë të ndryshme (përkatësisht 0,236 nm dhe 0,155 nm), dhe kaliumi K me cezium Cs formojnë një zgjidhje të ngurtë për shkak të afërsia e rrezeve të tyre (0,236 nm dhe 0,268 nm).
van der Waals AR përdoret për të përcaktuar madhësitë efektive të atomeve të gazit fisnik, si dhe distancat midis atomeve më të afërt me të njëjtin emër që i përkasin molekulave të ndryshme dhe që nuk janë të lidhur me një lidhje kimike (për shembull, kristalet molekulare). Nëse atome të tilla afrohen në një distancë më të vogël se shuma e rrezeve të tyre van der Waals, midis tyre do të lindë një zmbrapsje e fortë ndëratomike. Këto rreze përcaktojnë kufijtë minimalë të lejueshëm të kontaktit midis dy atomeve që i përkasin molekulave fqinje.
Përveç kësaj, të dhënat AR përdoren për të përcaktuar formën e molekulave, konformacionet e tyre dhe paketimin në kristale molekulare. Parimi i "paketimit të dendur" është i njohur, kur molekulat që formojnë një kristal, hyjnë në njëra-tjetrën me “daljet” dhe “gropat” e tyre. Në bazë të këtij parimi interpretohen të dhënat kristalografike dhe parashikohen strukturat e kristaleve molekulare.
Video
Kjo video e dobishme do t'ju ndihmojë të kuptoni se çfarë është rrezja atomike.