Определение ионных и атомных радиусов

Размеры атомов и ионов (радиусы атомов и ионов) Атомы и ионы не имеют строго определенных границ вследствие волновой природы электронов. Поэтому определяют условные радиусы атомов и ионов, связанных друг с другом химической связью в кристаллах. На рис. 9 представлена кривая, выражающая периодическую зависимость атомных радиусов от порядкового номера элемента 1. [c.30]

Атомные радиусы характеризуются определенной зависимостью от положения элемента в периодической системе Д. И. Менделеева. В пределах одного периода они уменьшаются по мере увеличения порядкового номера элемента. Такая корреляция естественна, поскольку атомные радиусы являются фактически радиусами внешних электронных оболочек атомов. Ионные радиусы логично сопоставить с радиусами внешней оболочки ионов. [c.138]

Характеристика элементов подгруппы галлия. Подобно типическим элементам, металлы подгруппы галлия являются 5/7-элементами. Несмотря на то что элементы подгруппы галлия — типовые аналоги, наблюдаются особенности в свойствах отдельных ее представителей. Элемент галлий непосредственно следует за первой десяткой кайносимметричных переходных 3 -металлов, для которых особенно сильна -контракция. Поэтому атомный радиус галлия меньше таковых не только его более тяжелых аналогов, но и алюминия. Вследствие этого ионизационные потенциалы галлия более высокие и связанные с ними энергетические характеристики отличаются от его аналогов. Уже у элементов ИВ-группы заметна тенденция к уменьшению степени окисления сверху вниз, в частности для ртути. Такое понижение положительной степени окисления еще более заметно и подгруппе галлия, В этом в определенной мере проявляется горизонтальная аналогия. Уже для таллия степень окисления +1 более стабильна, чем характеристическая степень окисления +3. Вследствие с1- и особенно /-контракции переход от индия к таллию сопровождается только незначительным увеличением атомного радиуса. В то же время ионизационные потенциалы таллия заметно больше, чем индия. Дело в том, что оба бз -электрона атома таллия подвержены сильному эффекту проникновения через двойной экран и /-электронных облаков. В результате 5-электроны с трудом участвуют в образовании химических связей. Этот факт получил наименование концепции инертной электронной пары. Поэтому у таллия часто валентным является бр-электрон, который, переходя к окислителю, превращает таллий в устойчивый ион Т1(+1). По этой причине производные Т1(+1) почти не проявляют восстановительных свойств и, наоборот, производные Т1(+3) являются сильными окислителями. [c.156]

В последнее время достаточно широкое распространение получило представление об орбитальном радиусе, под которым понимается теоретически рассчитанное расстояние от ядра до главного максимума электронной плотности внешней орбитали. Радиус внешней орбитали атома или иона определяет атомный или ионный орбитальный радиус. В отличие от эффективного, орбитальный радиус является характеристикой свободного атома или иона, т. е. не зависит от природы химической связи, что создает определенные трудности при использовании таких величин для реальных химических соединений. [c.51]

Установление системы ионных радиусов даже более определенно, чем для атомных радиусов. Исходным пунктом является совокупность аналогичных кристаллических структур. Такова, например, структура хлорида натрия и аналогичная серия кристаллов других галогенидов щелочных металлов с гранецентрированной кубической решеткой. В любом случае ионные радиусы представляют относительные величины, и если выбраны исходные ионы металла и галогена, то они представляют относительные размеры внешних электронных оболочек ионов по сравнению с оболочками ионов металла и галогена. [c.453]

В последнее время достаточно широкое распространение получило представление об орбитальном радиусе, под которым понимается теоретически рассчитанное расстояние от ядра до главного максимума электронной плотности внешней орбитали Радиус внешней орбитали атома или иона определяет атомный или ионный орбитальный радиус В отличие от эффективного, орбитальный радиус является характеристикой свободного атома или иона, т е не зависит от природы химической связи, что создает определенные трудности при использовании таких величин для реальных химических соединений В табл 4 2, а также в таблицах по атомным характеристикам различных элементов (второй раздел) указаны значения соответствующих радиусов для всех элементов При этом ионные радиусы г приведены по шкале, в которой в качестве базовых используются гр- = = 0,133 нм и го - = 0,140 нм [c.47]

Если в выемки V или более глубокие, например V (см. рис. 1), попадают атомы другого вещества с близким атомным радиусом, то рост кристалла тоже может происходить, причем (при определенных условиях) кристаллизуется твердый раствор. Перед нами будет случай изоморфизма. В кристаллохимии и в учении о сплавах атомные (и ионные) радиусы находят себе повседневное применение (правила Гольдшмидта). В качества примера широкого обобщения в учении о сплавах приведем рис. 2, взятый из работы И. И. Корнилова [13]. Структурное соответствие играет также большую роль в области клатратов [14] и молекулярных сит [15]. [c.12]

Эффективные радиусы ионов 136 4. Определение ионных и атомных [c.397]

К величинам, которые характеризуют периодичность строения атома в количественном отношении и поддаются непосредственному экспериментальному определению, несомненно, относятся ионизационный потенциал и сродство атома к электрону. Эти величины связаны с изменением состояния электронов, вступающих во взаимодействие, с энергетической точки зрения, и не связаны ни с какими условными разделениями свойств отдельных ионов или атомов поэтому, естественно, что, если данные величины, равно как и свойства веществ, представить как функции порядкового номера характерных атомов, то они оказываются весьма удобными при сравнении изменений свойств веществ. Однако в литературе имеется большое число работ, где связь с периодическим законом устанавливается и через другие величины, например через ионный и атомный радиусы, электроотрицательность [11], эффективные заряды ионов и атомов и другие параметры [12]. Использование указанных величин приводит примерно к таким же результатам, но требует большего числа допущений и предположений, и потому эти пути нам представляются менее эффективными. Поэтому в наших работах для сравнения используются данные по ионизационным потенциалам. [c.7]

Несмотря на то что внешние электроны атома или иона не находятся на строго определенном расстоянии от ядра, атомам и ионам все же могут быть приписаны атомные радиусы или ионные радиусы, эти радиусы характеризуют приблизительные размеры атомов и ионов. Инертные газы, ионы щелочных металлов и ионы галогенов имеют радиусы, указанные в табл. 15. [c.179]

Определение ионных и атомных радиусов [c.161]

Развитие понятия радиуса, к сожалению, не обошлось без путаницы в терминах и определениях. Для упрощения и внесения ясности в этот вопрос Слейтер [4 ] предложил для сильно электроположительных элементов считать ионный радиус меньше атомного радиуса примерно на 0,85 A, а для сильно электроотрицательных элементов — больше ато.много радиуса на 0,85 A. Поскольку различие в радиусах по Слейтеру примерно постоянно ( 0,85 A), становится понятным, почему сумма ионных радиусов электроположительного и электроотрицательного атомов дает тот же результат, что и сумма атомных радиусов (табл. 4-4). Например, по данным табл. 4-4 сумма атомных радиусов для Rb и Вг равна 2,35 + 1,15 = 3,50, а сумма ионных — 1,48 + 1,95 = 3,43. [c.114]

Сумма атомных, ионных радиусов и радиусов, определенных по карте электронной плотности, соответствует экспериментально найденному межъядерному расстоянию только для КС1 и весьма приближенно для СиС. В последнем случае более хорошим приближением является сумма атомных радиусов. [c.117]

Слейтер утверждает далее, что хотя ионный вклад в волновую функцию и имеет первостепенное значение, ковалентный вклад также достаточно важен для определения расстояния между атомами в кристалле. Модель Слейтера весьма интересна для понимания природы связи в кристаллах, обычно причисляемых к ионным. Следует подчеркнуть, что основной успех в разработке этого подхода обусловлен применением правила аддитивности атомных радиусов, предложенного Слейтером. Важно также, что такая трактовка демонстрирует многосторонность квантовомеханического подхода, допускающего введение ионного члена в волновую функцию. Однако в то же время в этих расчетах возникают значительные трудности при определении параметра смешивания Я. Правильный ответ может быть получен лишь только в том случае, если этот параметр уже определен экспериментально. [c.268]

Уже в 1926 г. появляется первый обзор, посвященный атомным и ионным радиусам [55]. В том же году Хаггинс выступает с продолжением своей работы по атомным радиусам [56]. В работе этой использованы, однако, главным образом данные по неорганическим соединениям. В численных значениях атомных радиусов никаких особых изменений не произошло диаметр атома водорода, определенный из данных для различных соединений и исходя из различных соображений, колеблется от 1,73 до 1,02 + 0,16 А. [c.198]

Под эффективным радиусом атома или иона понимается радиус сферы его действия, причем атом (ион) считается несжимаемым шаром. Используя планетарную модель атома, атом представляют как ядро, вокруг которого по орбитам вращаются электроны. 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. Для определения эффективного радиуса представляют атомы (ионы) в структуре кристалла как соприкасающиеся жесткие шары, так что расстояние между их центрами равно сумме их радиусов. Атомные и ионные радиусы определены экспериментально по рентгеновским измерениям межатомных расстояний и вычислены теоретически на основе квантовомеханических представлений. [c.136]

Атомный объем (по разным определениям) равен 20,2 [8] и 20,91 [9], атомный радиус 1,3 А, радиусы ионов [2] Р = 1,86 и Р+ = 0,35 А межатомное расстояние в молекуле Р равно 2,21 А. [c.32]

При изучении структур кристаллов элементарных веществ можно вывести атомные радиусы согласно экспериментально определенным межатомным расстояниям. Рентгеноструктурные измерения ионных соединений в кристаллах также дают расстояния между соседними разнородными ионами. Измеренная сумма радиусов удовлетворяет бесконечному количеству слагаемых. Поскольку атомы одного и того же элемента могут находиться в различных электронных состояниях в зависимости от типа химического соединения, то нельзя подставить в рассматриваемую сумму радиусов значение атомного радиуса, определенного, например, в кристаллах металла. Поэтому для построения шкалы ионных радиусов необходимо использовать теоретически рассчитанные, или непосредственно определенные значения радиуса одного из ионов преимущественно ионного соединения. [c.38]

Размеры атомов. Размеры атома — это весьма условное понятие, ведь атом нельзя рассматривать как бильярдный шар. При определении размеров атома ксенона, покоящегося в решетке твердого ксенона, получается один результат, а при измерении методом столкновений — другой. Ион натрия сильнее сжат в кристаллической решетке, например фторида натрия NaF, чем если он находится в низкополярном растворителе. Определение размеров атомов равносильно измерению диаметра резинового мячика штангенциркулем при различных степенях сжатия ножек штанги и нониуса. Другими словами, однозначно определенных значений атомных радиусов не существует (см. разд. 7). [c.44]

Эффективный радиус иона — это радиус сферы действия иона в данном кристалле. Он не является для данного иона (как и радиус атома) строго определенной величиной, зависит от типа связи и от координационного числа. Эффективные радиусы находят из расстояний d между центрами соседних ионов. Эти расстояния определяются с большой точностью современными методами рентгеноструктурного анализа (Вульф, Брэгги, Дебай и др.). Их приравнивают сумме радиусов ионов. Например, у Na l длина ребра элементарной ячейки найдена равной 5,62 А. откуда d = 2,81 А У фторида натрия d = 2,31 А и т. д. Однако, чтобы найти ионные радиусы, нельзя d просто делить пополам, как это делается при вычислении радиусов атомов в атомных решетках простых веществ. Надо знать, по крайней мере, радиус одного иона, найденный тем или другим способом. Наиболее надежная исходная величина была получена для иона [c.129]

Размер эффективного радиуса атомов и ионов зависит также от характерной для данной структуры координационного числа (к. ч.). Так, если при к. ч. 8 металлический радиус атома Na равен 0,160 нм, то при к. ч. 12 он должен составить 0,189 нм. Значения металлических радиусов обычно приводят для к. ч. 12, а ионных — для к. ч. 6 (структурный тип Na l). В определении значений атомных и ионных радиусов принадлежит особая заслуга В. Гольдшмидту, Л. Полингу, Н.В. Белову. [c.171]

В табл. 4.7 приведены значения этих типов атомных радиусов, а также вычисленная величина радиуса максимальной электронной плотности наиболее диффузной атомной орбитали, найденной по методу ССП. Последний представляет собой расстояние от ядра, на котором с максимальной вероятностью можно обнаружить электрон. Более всего согласуются между собой радиус максимальной плотности и вандерваальсов радиус. Определение как ковалентного, так и ионного радиусов сталкивается с проблемой, как представить экспериментальное межъ-ядерное расстояние в виде суммы двух атомных радиусов. Исходя из одних и тех же длин связей, можно построить разные шкалы атомных радиусов. Поскольку понятие о размерах атомов само по себе не является строгим, то не столь уж важно, на основе какого метода определены радиусы атомов. Так, недавно стало ясно что общепринятые значения ионных радиусов (приведенные в табл. 4.7) не согласуются со значениями, измеренными методом дифракции рентгеновских лучей на ионных кристаллах [5]. Такие измерения со всей очевидностью показали, что вопреки обычным предположениям радиус иона не является постоянной величиной. [c.61]

АТОМНЫЕ РАДИУСЫ, эффективные характеристики атомов, позволяющие приближенно оценивать межатомное (межъядерное) расстояние в молекулах и кристаллах. Согласно представлениям квантовой механики, атомы не имеют четких границ, однако вероятность найти электрон, связанный с данным ядром, на определенном расстоянии от этого ядра быстро убывает с увеличением расстояния. Поэтому атому приписывают нек-рый радиус, полагая, что в сфере этого радиуса заключена подавляющая часть электронной плотности (90-98%). А. р.-величины очень малые, порядка 0,1 нм, однако даже небольшие различия в их размерах могут сказываться на структуре построенных из них кристаллов, равновесной конфигурации молекул и т. п. Опытные данные показывают, что во мн. случаях кратчайшее расстояние между двумя атомами действительно примерно равно сумме соответствующих А. р. (т. наз. принцип аддитивности А. р.). В зависимости от типа связи между атомами различают металлич., ионные, ковалентные и ван-дер-ваальсовы А. р. [c.218]

Кроме перечисленных выше методов, дающих непосредств. информацию о геометрич. параметрах молекул (кристаллов), широко примен. т. и. косвенные методы — электронный парамагнитный резонанс, инфракрасная спектроскопия, комбинационного рассеяния спектроскопия, масс-спектрометрия и т. д. Эти методы позволяют определять тип симметрии молекулы, первичную структуру (т. е. порядок соединения атомов) и век-рые геом. параметры на основе эмпирич. корреляц. соотношений, предварительно установленных и проверенных для большого числа соед. известного строения. Для определения структуры в-в наряду с экспериментальными примен. разл. расчетно-теоретич. методы, в частности квантовохямические. Для грубых оценок геометрии молекулярных систем часто рассчитывают длины связей исходя из ионных и ковалентных атомных радиусов их усредненные значения, найденные путём анализа большого числа эксперим. данных, а также типичные величины валентных углов табулированы. [c.549]

Общий вывод Ададурова относительно выбора носителя сводится к тому, что носители должны быть веществами, имеющими высокое деформирующее влияние на атомы или молекулы осажденного на них катализатора. Чтобы отвечать этому требованию, ион носителя должен обладать наибольшим возможным зарядом и в то же время должен иметь наименьший радиус. Способность к деформации должна быть высокой, а это бывает у ионов с большими атомными радиусами и малыми зарядами. Возможность предсказания деформирующего или поляризующего влияния носителей по отношению к катализаторам, как и определение условий, при которых может быть наибольшее деформирующее действие, показано Ададуровым на примере мономолекулярного разложения этилового спирта [c.448]

Кажущиеся атомные и ионные радиусы. Объемы, занимаемые атомами элементарных веществ в кристаллическом состоянии, в настоящее время удается определить значительно точнее, чем это допускает расчет по упомянутой функции атомных объемов . Это можно сделать измерениями (о которых подробнее будет сказано ниже) со значительной точностью расстояний между центрами атомов в кристаллах. Если теперь представить себе, что вокруг центров атомов описаны шаровые поверхности так, чтобы они соприкасались друг с другом, то, согласно Брэггу и Гольдшмидту, радиусы этих шаров следует назвать кажущимися атомными радиусами. Это имеет силу для того случая, когда кристаллы, как, например, кристаллы элементарных веществ, построены из незаряженных атомов. Для веществ, построенных из электрически заряженных атомов (ионов), аналогичным образом получим кажущиеся ионные радиусы. В последнем случае, определяя расстояние между центрами атомов, сначала получим только сумму кажущихся ионных радиусов. Если, однако, удается каким-либо путем найти величину одного из этих ионных радиусов, то другой определяется простым вычитанием известной величины из всего расстояния между центрами ионов. Полученную величину можно вновь использовать для определения радиуса какого-нибудь другого элемента, образующего с данным ионом-известного радиуса кристаллическое соединение и т. д. В 1926 г. Гольдшмидт доказал, что для некоторых ионов получается в общем лишь с очень небольшими колебаниями одна и та же величина радиуса при определениях ее в кристаллах самых разнообразных соединений. При этом, однако, сравнимы только соединения, кристаллизующиеся в определенных структурных типах, которые Гольдшмидт назвал коммензуралъными (соизмеримыми) типами. (Подробнее об этом см. т. II.) Для коммензу ральных типов, однако, для величины кажущегося радиуса определенного иона независимо от вида соединения всегда получается приблизительно одно и то же значение. Так, величины, получаемые для кажущихся радиусов ионов щелочноземельных металлов, почти (существенно) не зависят от того, вычислены ли они из данных измерений кристаллов фторидов, хлоридов или окислов. [c.36]

ИОНОВ ДЛЯ металлов использованы атомные радиусы для координационного числа 12, для неметаллов — ковалентные радиусы по Паулингу, для ионов — радиусы для координационного числа 6. В таблице Состав окислов приведены сведения о формульном составе окисных фаз, их молекулярных массах и содержании кислорода в атомных и массовых процентах. Данные по областном гомогенности приведены только для очень небольшого числа окислов, так как до настоящего времени этим определениям не уделялось должного внимания. В таблице Кристаллическая структура приведены основные данные о структуре окислов, определенные на MOHO- или поликристаллических образцах следует отметить, что для многих окислов эти сведения неполны, так как не содержат данных либо о структурном типе, либо о пространственной группе или параметрах решетки. [c.9]

Радиус связанного атома можно считать либо ионным (кристаллическим), либо атомным. Атомные радиусы разделяют на металлические, которые мы находим в металлах, сплавах или в интерметаллических соединениях, и ковалентные, характерные для неметаллов и вообще для ковалентных молекул. Ковалентные радиусы в свою очередь подразделяют на тетраэдрические, октаэдрические и др. Безусловно, нужно различать радиусы при ординарной, двойной и тройной связях. Однако при наличии кратной связи понятие радиуса атома теряет в значительной степени свою определенность, так как в этих условиях атом следует рассматривать как сильно искаженную сферу в этом случае более целесообразно пользоваться межъядерным расстоянием. Вообще говоря, это справедливо также для всех молекул, имеющих формы плоского квадрата, тригональной бипирамиды или любого другого неправильного многогранника. Имеются еще два дополнительных вида радиусов для связанного атома, близких к атомным ковалент- [c.107]

Размеры ионов могут обуславливать появление определенных кристаллических форм. Например, карбонатные минералы имеют тригональную или ромбическую сингонию. Низшую ромбическую симметрию получают только те катионы, радиусы которых превышают 1-А. Следовательно, карбонаты стронция, свинца, серебра и бария образуют ромбические кристаллы. В противоположность сказанному, карбонаты меди, никеля, марганца, магния и железа (II) достигают высшей симметрии тригональных кристаллов, так как их атомные радиусы менее 1 А. Карбонат кальция представляет собой интересный пограничный случай, так как ионный радиус кальция равен 0,99 А. При различных условиях он способен кристаллизоваться в виде тригональных кристаллов кальцита или как ортором-бический арагонит [18]. [c.12]

Конечное состояние равновесия, показанное выше, зависит от сродства смолы к определенным ионам. Сродство увеличивается с зарядом иона и уменьшается с величиной гидратированного иона. Влияние заряда на сродство можно проиллюстрировать рядом >Ва >Na сродство иона к смоле уменьшается с уменьшением его заряда, а влияние величины гидратированного иона на сродство иллюстрируется рядом С8 >к >К+ >Ыа сродство уменьшается с увеличением размера гидратированного иона. В случае трехвалентных актиноидов радиусы гидратированных ионов увеличиваются с увеличением атомного числа актиноида. Таким образом, сродство катионообменной смолы к ионам трехвалентных акти- [c.151]

ИЛИ иона. В периодической системе, составленной Кэмбеллом (табл. 4-2), проиллюстрированы изменения атомных и ионных радиусов. Таблица Кэмбелла построена по типу длинной периодической системы, и атомы, и ионы изображены в форме кружков разных размеров. Радиусы кружков соответствуют относительной величине атомов и ионов, определенных рентгеноскопически. Величины радиусов в ангстремах приведены под кружками. [c.104]

Эффективные радиусы атомов и ионов. Твердое тело имеет кристаллическую структуру. Структурные частицы в нем находятся на определенных расстряниях друг от друга. Расстояние между центрами двух соседних структурных частиц в кристаллической рещетке называется константой решетки. Если допустить, что структурные частицы кристалла представляют собой шары, касающиеся друг друга, то можно принять, что константа решетки равна сумме радиусов этих частиц. В атомных решетках простых веществ радиусы одинаковы. Поэтому можно считать, что радиус атома равен половине константы решетки. В ионных решетках радиусы ионов неодинаковы. Вычислить радиус того или другого иона можно только тогда, когда известен радиус одного из них. [c.60]

Это обстоятельство обусловлено тем известным фактом, что сумма атомных радиусов (А и В) для любой связи (А-В) близка к сумме радиусов катиона (А +) и аниона (В ). Другими словами, уменьщение радиуса атома металла на какое-то значение должно приводить к увеличению радиуса неметалла на такое же значение. Возникает, однако, вопрос, имеет ли какой-нибудь физический смысл само значение 0,8 А или это просто следствие принятых допущений при выводе определенных ионных радиусов. Сопоставление ван-дер-ваальсовых (табл. 90) и атомных (табл. 85) радиусов одних и тех же элементов показывает, что их различие тоже составляет в среднем 0,8 А. Поскольку и ван-дер-ваальсовы и атомные радиусы определяются экспериментально, эта постоянная разница представляет уже определенный физический интерес. [c.132]