Значение радиуса атомов. Атомный радиус
АТОМНЫЙ РАДИУС
- характеристика
атома, позволяющая приближённо оценивать межатомные (межъядерные) расстояния
в молекулах и кристаллах. T. к. атомы не имеют чётких границ, при введении понятия
"А. р." подразумевают, что 90-98% электронной атома заключено
в сфере этого радиуса. А. р. имеют порядок 0,1 HM, однако даже небольшие различия
в их значениях могут определять структуру построенных из них кристаллов, сказываются
на равновесной геометрии молекул и т. д. Для мн. задач кратчайшие расстояния
между атомами в молекулах и конденсированных средах можно считать суммой их
А. р., однако такая аддитивность весьма приближённа и выполняется не во всех
случаях. В зависимости от того, какие силы действуют между атомами (см. Межатомное
взаимодействие)
, различают металлические, ионные, ковалентные и ван-дер-ваальсовы
А. р.
Металлич. радиусы считаются равными
половине кратчайшего расстояния между атомами в кристаллич. структуре элемента-металла,
они зависят от координац. числа К
. Если принять А. р. при К=12 за единицу,
то при К=8
, 6 и 4 А. р. того же элемента соотв. равны 0,98; 0,96; 0,88.
Близость значений А. р. разных металлов - необходимое (хотя и недостаточное)
условие взаимной растворимости металлов
по типу замещения. Так, жидкие
К и Li обычно не смешиваются и образуют два жидких слоя, а К с Rb и Cs образуют
непрерывный ряд твёрдых растворов (А. р. Li, К, Pb и Cs равны соотв. 0,155;
0,236; 0,248; 0,268 HM). Аддитивность А. р. позволяет приближённо предсказывать
параметры кристаллич. решёток интерметаллич. соединений.
Ионные радиусы используют для приближённых
оценок межъядерных расстояний в ионных кристаллах. При этом считают, что расстояние
между ближайшими катионом и анионом равно сумме их ионных радиусов. О точности,
с к-рой выполняется указанная аддитивность А. р., можно судить на основании
кратчайших межъядерных расстояний в кристаллах галогенидов щелочных металлов,
приведённых ниже:
Разность А. р. ионов
, полученная сравнением межъядерных расстояний в KF и NaF, составляет 0,035
нм (А. р. иона
в кристаллах KF в NaF предполагаются одинаковыми), а для соединений KCl и NaCl
она равна 0,033 HM, из соединений KBr и NaBr - 0,031 HM и из соединений KI и
NaI - 0,030 HM. T. о., типичная погрешность определения межъядерных расстояний
в ионных кристаллах по А. р.~ 0,001 нм.
Существует неск. систем ионных А. р.,
отличающихся значениями А. р. индивидуальных ионов, но приводящих к примерно
одинаковым межъядерным расстояниям. Впервые работа по определению ионных А.
р. была проделана в 20-х гг. 20 в. В. M. Гольдшмидтом (V. M. Goldschmidt), опиравшимся,
с одной стороны, на межъядерные расстояния в кристаллах, измеренные методами
рентгеновского структурного анализа, а с другой - на значения А. р.
и , определённые
методом рефрактометрии
(соотв. 0,133 и 0,132 HM). Большинство др. систем
также опирается на определённые . методами межъядерные расстояния в кристаллах
и на нек-рое "реперное" значение А. р. определ. иона. В наиб. широко
известной системе По-линга этим реперным значением является А. р.
(0,140 HM). В системе Белова и Бокия,
считающейся одной из наиб. надёжных, А. р. 0 2- принимается равным
0,136 HM. Ниже приведены значения радиусов нек-рых ионов:
|
в системе Гольдшмидта |
в системе Полинга |
в системе Гольдшмидта |
в системе Полинга |
||
Для ионных кристаллов, имеющих одинаковые
координац. числа, ср. отклонение суммы А. р., вычисленной по приведённым выше
А. р., от опытных значений кратчайших межъядерных расстояний в ионных кристаллах
составляет 0,001-0,002 HM.
В 70-80-х гг. были сделаны попытки прямого
определения А. р. ионов путём измерения электронной плотности методами рентгеновского
структурного анализа
при условии, что минимум электронной плотности на линии,
соединяющей ядра, принимается за границу ионов. Дифракц. измерения для кристаллов
галогенидов щелочных металлов позволили получить А. р. катионов Li +
, Na + , К + , Rb + и Cs + , равные
соотв. 0,094; 0,117; 0,149; 0,163; 0,186 нм, а А. р. анионов F - ,
Cl - , Br - , I - - равные соотв. 0,116; 0,164;
0,180; 0,205 HM. T. о. дифракц. измерения приводят к завышенным (по сравнению
с традиционными, приведёнными выше) значениям А. р. катионов и к заниженным
значениям А. р. анионов. А. р., найденные путём измерения распределения электронной
плотности в кристалле, нельзя переносить от одного соединения к другому, а отклонения
от их аддитивности слишком велики, поэтому такие А. р. не могут быть использованы
для предсказания межъядерных расстояний.
Ковалентный радиус определяется как
половина длины одинарной хим. связи X - X (где X - элемент-неметалл). Для галогенов
ковалентный А. р.- это половина межъядерного расстояния X - X в молекуле X 2 ,
для S и Se - половина расстояния X - X в X 8 , для углерода - половина
кратчайшего расстояния С - С в кристалле алмаза. Ковалентные А. р. F, Cl, Br,
I, S, Se и С соотв. равны 0,064; 0,099; 0,114; 0,133; 0,104; 0,117 и 0,077 нм.
Для атома H А. р. принимают равным 0,030 HM (хотя половина длины связи H - H
в молекуле H 2 равна 0,037 HM). Аддитивность ковалентных А. р. позволяет
предсказывать кратчайшие межъядерные расстояния (длины связей) в многоатомных
молекулах. Так, согласно этому правилу длина связи C-Cl должна быть равной 0,176
HM, а экспериментально полученное для этой величины значение в молекуле CCl 4
равно 0,177 HM. Ниже приведены ковалентные А. р. для атомов нек-рых элементов,
вычисленные на основании длин одинарных связей:
В молекулах, имеющих двойные или тройные
хим. связи, используют уменьшенные значения ковалентных А. р., ибо кратные связи
короче одинарных. Ниже приведены ковалентные радиусы атомов при образовании
кратных связей:
Ван-дер-ваальсовы радиусы определяют
эфф. размеры атомов благородных газов. Кроме
того, ван-дер-ваальсовыми А. р. считают половину межъядерного расстояния между
ближайшими одноимёнными атомами, не связанными между собой хим. связью и принадлежащими
разным молекулам (напр., в молекулярных кристаллах). При сближении атомов на
расстояние, меньшее суммы их ван-дер-ваальсовых радиусов, возникает сильное
межатомное отталкивание. Поэтому ван-дер-ваальсовы А. р. характеризуют минимальные
допустимые контакты атомов, принадлежащих разным молекулам. Ниже приведены значения
ван-дер-ваальсовых атомных радиусов для нек-рых атомов:
Ван-дер-ваальсовы А. р. в ср. на 0,08
нм больше ковалентных А. р. Ионный А. р. для отрицательно заряженного иона (напр.,
Cl -) практически совпадает с ван-дер-ваальсовым радиусом атома в
нейтральном состоянии.
Знание ван-дер-ваальсовых А. р. позволяет
определять форму молекул, конформации молекул и их упаковку в молекулярных кристаллах.
Согласно принципу плотной упаковки, молекулы, образуя кристалл, располагаются
таким образом, что "выступы" одной молекулы входят во "впадины"
другой. Пользуясь этим принципом, можно интерпретировать имеющиеся кристаллографические
данные, а в ряде случаев и предсказывать структуру молекулярных кристаллов.
Лит.: Бокий Г. Б., Кристаллохимия, 3 изд., M., 1971; Полинг Л., Общая химия, пер. с англ., M., 1974; Кемпбел Д ж., Современная общая химия, пер. с англ., т. 1, M., 1975; Картмелл Э., Фоулз Г. В. А., Валентность и строение молекул, пер. с англ., M., 1979. В. Г. Дашевский .
Атомы не имеют четких границ, но вероятность найти электрон , связанный с ядром данного атома , на определенном расстоянии от этого ядра быстро убывает с увеличением расстояния. Поэтому атому приписывают некоторый определённый радиус, полагая, что в сфере этого радиуса заключена подавляющая часть электронной плотности (порядка 90 процентов).
Характерной оценкой радиуса атома является 1 ангстрем (1 Å), равный 10 -10 м.
Радиус атома и межъядерные расстояния
Во многих случаях кратчайшее расстояние между двумя атомами действительно примерно равно сумме соответствующих атомных радиусов. В зависимости от типа связи между атомами различают металлические , ионные , ковалентные и некоторые другие атомные радиусы.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Радиус атома" в других словарях:
радиус атома
Раздел физики, изучающий внутреннее устройство атомов. Атомы, первоначально считавшиеся неделимыми, представляют собой сложные системы. Они имеют массивное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, вокруг которого в пустом пространстве движутся… … Энциклопедия Кольера
Боровский радиус (Радиус Бора) , радиус ближайшей к ядру орбиты электрона атома водорода в модели атома, предложенной Нильсом Бором в 1913 г. и явившейся предвестницей квантовой механики. В модели электроны движутся по круговым орбитам… … Википедия
Ван дер ваальсовы радиусы определяют эффективные размеры атомов благородных газов. Кроме того, ван дер ваальсовыми радиусами считают половину межъядерного расстояния между ближайшими одноимёнными атомами, не связанными между собой химической… … Википедия
атомный радиус - atomo spindulys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. atomic radius vok. Atomradius, m rus. атомный радиус, m; радиус атома, m pranc. rayon atomique, m; rayon de l’atome, m … Fizikos terminų žodynas
Радиус а 0 первой (ближайшей к ядру) орбиты электрона в атоме водорода, согласно теории атома Н. Бора (1913); а 0= 5,2917706(44)*10 11 м. В квантовомех. теории атома Б. р. соответствует расстояние от ядра, на к ром с Наиб. вероятностью можно… … Химическая энциклопедия
Радиус первой (ближайшей к ядру) орбиты электрона в атоме водорода, согласно теории атома Н. Бора; обозначается символом a0 или a. Б. р. равен (5,29167±0,00007)×10 9см = 0,529 Å; выражается через универсальные постоянные: а0 = ћ2/me2, где … Большая советская энциклопедия
Радиус ао первой (ближайшей к ядру) орбиты электрона в атоме водорода, согласно теории строения атома Н. Бора (1913); а0 = 0,529 х 10 10 м = 0,529 А … Естествознание. Энциклопедический словарь
Боровская модель водородоподобного атома (Z заряд ядра), где отрицательно заряженный электрон заключен в атомной оболочке, окружающей малое, положительно заряженное атомное ядро … Википедия
Книги
- Квантовая механика в общей теории относительности , А. К. Горбацевич. В монографии показано, что общековариантное уравнение Дирака можно рассматривать как специальное координатное представление (с неортонормированными базисными векторами в гильбертовом…
У s- и p-элементов изменение радиусов как в периодах, так и в подгруппах более ярко, чем у d- и f-элементов, поскольку d- и f-электроны внутренние. Размеры атомов и ионов (радиусы атомов и ионов). Под ковалентными радиусами элементов с ковалентной связью понимают половину межатомного расстояния между ближайшими атомами, соединенными единичной ковалентной связью.
Поэтому атому приписывают некоторый определённый радиус, полагая, что в сфере этого радиуса заключена подавляющая часть электронной плотности (порядка 90 процентов). Радиус атома — границы электронного облака. Изменение атомных радиусов в периодической системе носит периодический характер, так как определяется свойствами электронных оболочек. Радиусы атомов, связанных между собой, называют эффективными. Эффективные радиусы определяют при изучении строения молекул и кристаллов.
Под радиусоматома понимается расстояние между ядром данного атома и его самой дальней электронной орбитой. На сегодняшний день общепринятой единицей измерения атомного радиуса является пикометр(пм).
В строении планеты Земля выделяют ядро, мантию и кору. Ядро – центральная часть, расположенная наиболее далеко от поверхности. Кроме того, в строении ядра Земли выделяют твердое внутреннее ядро, имеющее радиус около 1300 километров, и жидкое внешнее радиусом около 2200 километров. Чтобы оценить радиус планеты, используют косвенные геохимические и геофизические методы.
Зависимость массы ядра от радиуса не является линейной. Связано это с тем, что электроны, подобно планетам Солнечной системы, движутся вокруг Солнца — ядра атома. Орбиты движения электронов постоянны.
Это создавало трудности в строительстве колеи и создавало неимоверный шум. Далее… АТОМНЫЙ РАДИУС — характеристика атома, позволяющая приближённо оценивать межатомные (межъядерные) расстояния в молекулах и кристаллах. T. к. атомы не имеют чётких границ, при введении понятия «А. р.» подразумевают, что 90-98% электронной плотности атома заключено в сфере этого радиуса.
Ионные радиусы используют для приближённых оценок межъядерных расстояний в ионных кристаллах. При этом считают, что расстояние между ближайшими катионом и анионом равно сумме их ионных радиусов. А. р. катионов и к заниженным значениям А. р. анионов. При сближении атомов на расстояние, меньшее суммы их ван-дер-ваальсовых радиусов, возникает сильное межатомное отталкивание.
6.6. Особенности электронного строения атомов хрома, меди и некоторых других элементов
Знание ван-дер-ваальсовых А. р. позволяет определять форму молекул, конформации молекул и их упаковку в молекулярных кристаллах. Пользуясь этим принципом, можно интерпретировать имеющиеся кристаллографические данные, а в ряде случаев и предсказывать структуру молекулярных кристаллов.
2.6. Периодичность атомных характеристик
Мы знаем (стр. 31, 150), что даже при температуре абсолютного нуля происходят колебания ядер в молекулах и кристаллах. Молибден и вольфрам вследствие лантаноидного сжатия имеют близкие радиусы атомов и ионов Э +. Это объясняет большее сходство в свойствах Мо и Ш между собой, чем между каждым из них и хромом.
Изменение свойств элементов по диагонали
Как показано в табл. 14, радиусы атомов и ионов РЗЭ закономерно уменьшаются от La к Lu. Это явление известно под названием лантаноидного сжатия. Причина сжатия - экранирование одного электрона другим в той же оболочке.
До сих пор вторичную периодичность отмечали главным образом для элементов главных подгрупп рис. 62 свидетельствует о том, что она существует для s-электронов и в дополнительных подгруппах. Понятие о координационном чнсле применяют не только ири рассмотрении окружения атомов в кристаллах, но и в свободных молекулах (в газах) и в многоатомных ионах, существующих в растворах.
Последовательность элементов в Периодической системе Менделеева соответствует последовательности заполнения электронных оболочек. Эффективный радиус иона зависит от заполненности электронных оболочек, но он не равен радиусу наружной орбиты.
Принцип тождественности частиц
Атомные и ионные радиусы определены экспериментально по рентгеновским измерениям межатомных расстояний и вычислены теоретически на основе квантово-механических представлений. 2. Для одного и того же элемента ионный радиус возрастает с увеличением отрицательного заряда и уменьшается с увеличением положительного заряда. Атомный радиус химического элемента зависит от координационного числа. Увеличение координационного числа всегда сопровождается увеличением межатомных расстояний.
В случае твердых растворов металлические атомные радиусы меняются сложным образом. Особенностью ковалентных радиусов является их постоянство в разных ковалентных структурах с одинаковыми координационными числами. Ионные радиусы в веществах с ионной связью не могут быть определены как полусумма расстояний между ближайшими ионами.
Сродство к электрону известно не для всех атомов. Во многих случаях кратчайшее расстояние между двумя атомами действительно примерно равно сумме соответствующих атомных радиусов. За радиус свободного атома принимают положение главного максимума плотности внешних электронных оболочек. Радиусы атомов и ионов зависят от к. ч. Значение радиуса Га или ri при другом к.ч. можно найти умножением г при данном к.ч. на определенный коэффициент.
Под радиусом атома воспринимается расстояние между ядром данного атома и его самой далекой электронной орбитой. На сегодняшний день общепризнанной единицей измерения ядерного радиуса является пикометр(пм). Определить радиус атома дюже легко.
Вам понадобится
- Периодическая таблица Менделеева
Инструкция
1. Первым делом, под рукой должна иметься обыкновенная таблица Менделеева, в которой по порядку расставлены все вестимые обществу химические элементы. Обнаружить эту таблицу дюже легко в любом справочнике по химии, школьном учебнике, либо же ее дозволено купить отдельно, в ближайшем книжном магазине.
2. В правом верхнем углу у всего из химических элементов указан его порядковый номер. Данный номер всецело совпадает с ядерным радиусом данного атома .
3. Скажем, порядковый номер хлора (Cl) – 17. Это обозначает, что расстояние от ядра атома хлора до самой далекой его орбиты движения стабильного электрона равно 17 пм. Если требуется обнаружить не только ядерный радиус, но и разделение электронов по электронным орбитам, то эти данные дозволено подчеркнуть из столбика цифр, расположенного справа от наименования химического элемента.
В строении планеты Земля выделяют ядро, мантию и кору. Ядро – центральная часть, расположенная особенно вдалеке от поверхности. Мантия располагается под корой и выше ядра . Наконец, кора – внешняя твердая оболочка планеты.
Инструкция
1. Одним из первых высказал предположение о существовании ядра британский химик и физик Генри Кавендиш в XVIII веке. Ему удалось вычислить массу и среднюю плотность Земли. Он сравнил плотность Земли с плотностью пород на поверхности. Было установлено, что поверхностная плотность гораздо ниже средней.
2. Немецким сейсмологом Э. Вихертом было подтверждено существование ядра Земли в 1897 году. Заокеанский геофизик Б. Гуттенберг в 1910 году определил глубину залегания ядра – 2900 км. По предположениям ученых, ядро состоит из сплава железа, никеля и других элементов, владеющих сродством к железу: золота, углерода, кобальта, германия и других.
3. Средний радиус ядра составляет 3500 километров. Помимо того, в строении ядра Земли выделяют твердое внутреннее ядро, имеющее радиус около 1300 километров, и жидкое внешнее радиус ом около 2200 километров. В центре ядра температура достигает 5000°C. Массу ядра оценивают примерно в 2 10^24 кг.
4. Дозволено провести параллель между строением планет и строением атома. В атоме также выдается центральная часть – ядро, причем в ядре сконцентрирована основная масса. Размеры ядерных ядер составляют несколько фемтометров (от лат. femto – 15). Приставка «фемто» обозначает домножение на десять в минус пятнадцатой степени. Таким образом, ядро атома в 10 тысяч раз поменьше самого атома, и в 10^21 раз поменьше размеров ядра Земли.
5. Дабы оценить радиус планеты, применяют косвенные геохимические и геофизические способы. В случае с атомом проводят обзор распада тяжелых ядер, рассматривая не столько геометрический радиус , сколько радиус действия ядерных сил. Идею о планетарном строении атома выдвинул Резерфорд. Связанность массы ядра от радиус а не является линейной.
Видео по теме
Для того дабы определить массу атома , обнаружьте молярную массу одноатомного вещества, применяя таблицу Менделеева. После этого эту массу поделите на число Авогадро (6,022 10^(23)). Это и будет масса атома, в тех единицах, в которых измерялась молярная масса. Масса атома газа находится через его объем, тот, что легко измерить.
Вам понадобится
- Для определения массы атома вещества возьмите таблицу Менделеева, рулетку либо линейку, манометр, термометр.
Инструкция
1. Определение массы атома твердого тела либо жидкости Для определения массы атома вещества, определите его природу (из каких атомов оно состоит). В таблице Менделеева обнаружьте ячейку, в которой описывается соответствующий элемент. Обнаружьте массу одного моля этого вещества в граммах на моль, которая находится в этой ячейке (это число соответствует массе атома в ядерных единицах массы). Поделите молярную массу вещества на 6,022 10^(23) (число Авогадро), итогом будет масса атома данного вещества в граммах. Дозволено определить массу атома и иным методом. Для этого ядерную массу вещества в ядерных единицах массы взятую в таблице Менделеева умножьте на число 1,66 10^(-24). Получите массу одного атома в граммах.
2. Определение массы атома газа В том случае, если в сосуде есть газ неведомой природы, определите его массу в граммах, взвесив пустой сосуд и сосуд с газом, и обнаружьте разность их масс. Позже этого измерьте объем сосуда с поддержкой линейки либо рулетки, с дальнейшим произведением расчетов либо другими способами. Итог выразите в кубических метрах. Манометром измерьте давление газа внутри сосуда в паскалях, и измерьте его температуру термометром. Если шкала термометра проградуирована в градусах Цельсия, определите значение температуры в Кельвинах. Для этого к значению температуры на шкале термометра прибавьте число 273.
3. Для определения массы молекулы газа массу данного объема газа умножьте на его температуру и число 8,31. Итог поделите на произведение давления газа, его объема и числа Авогадро 6,022 10^(23) (m0=m 8,31 T/(P V NА)). Итогом будет масса молекулы газа в граммах. В том случае, если вестимо, что молекула газа двухатомная (газ не инертный) получившееся число поделите на 2. Помножив итог на 1,66 10^(-24) дозволено получить его ядерную массу в ядерных единицах массы, и определить химическую формулу газа.
Видео по теме
Обратите внимание!
Вследствие таблице Менделеева, дюже легко обнаружить не только ядерный радиус, но и ядерную массу, молекулярную массу, период и ряд того либо другого элемента, а также и разделение электронов по электронным орбитам совместно с числом орбит. Особенно знаменитой моделью атома является модель, принятая в 1913 году Нильсом Бором. Также она вестима как планетарная модель. Связано это с тем, что электроны, аналогично планетам Ясной системы, движутся вокруг Солнца – ядра атома. Орбиты движения электронов непрерывны. Разработка данной модели дала толчок к становлению нового направления в теоретической физике – квантовой механике.Самый 1-й радиус орбиты движения электрона именуется боровским радиусом, а энергия электронов на первой орбите именуется энергией ионизации атома.
Полезный совет
Стоит подметить, что радиус всякого атома обратно пропорционален числу протонов в его ядре, а также равен заряду его ядра.