Файл: Столярчук В.Г. Строение атома и периодическая система элементов Д. И. Менделеева.pdf

1«

Атомные

и

ионные

радиусы

Размер атома или иона оказывает влияние на химический

характер данного

э л е м е н т а .

Выделить

отдельно атом

или

ион

и

затем

измерить

их

радиус

невозможно.

Поэтому

размеры

а т о ­

ма

или

иона

определяют

в

различных

соединениях .

При

этом

•

необходимо

отметить,

что

на

размеры

радиуса

оказывает

в л и ­

яние

характер

химической

с в я з и .

В случае

соединений

с

к о в а -

лентным

характером с в я з и

определяют

ковалентный

радиус

а т о ­

ма,

в с л у ч а е

ионных

соединений

- ионный

р а д и у с .

2 •

К0валент1ые

радиусы

имеем дпа

одинаковых

атома .

Эти

атомн

н е

могут

подойти

друг

к

д р у г у

вплотную

и з - з а

э л е к п о с т а т и ч е с к и х

сил

о т т а л -

депакия

элехтгона'ги

наружных

оболочек .

Поэтому,

в

практике

определяют

эфгектявдыс

размеры

атома . З а

ковалентный

э ф ! а к ­

тивный радиус принимает половину расстояния ме»ду ядрами

двух

одинаковых

атомов,

оСразугаих

простую

кояалентяую

с в я з ь .

равен

0 , 7 7 А 0 ,

ДДя ковале'нтного

радиуса

кремния найдено

з в а .

чение

1,17 А 0 . Од на ко

в

периодической

система больная часть

элементов - металлы,

а

металлическая

с в я з ь , соединяли а я

як

атомы, образуется с металлическ» радиусом,который

в с е г д а

больше, чем ковадентный

радиус

того же

атома.

В таблице

1ч приведены для сравнения

радиусы.атомов

с

ковалентаыын

радиусами

некоторых металлов и неметаллов:

Таблица

m

металлы

Атомные

радиусы

Ковалентше

р а ­

А°

диусы

в

простых

свизят( А0 ) .

/?

'

2,31

2,015

2.17

1,961

- 142

-

1.88

1,690

2 г

1,57

.

1,454

Рё

1,75

1,662

Jn

1,62

1,4^7

Неметаллы

Атомнне

радиусы

Ковалентнне р а -

(А°)

диусы

в простых

связях

( А 0 )

(,\

0,77

. 0,77 Г

Р

1,10

Г, 10

5

1.04

1,04

8 г

;,Т4

1,14

рядкового номера атомный радиус уменьшается. Постепенно

прибавляющиеся электроны попадают на орбитали

почти

с

одина

ковой э н е р г и е й .

Поэтому увеличивающийся

заряд

ядра притягива

ет электронное облако с большей силой . Уменьшение радиуса

проявляется сильнее всего

в ' с л у ч а е ,

когда

на

валентную

о б о ­

лочку д о б а в л я е т с я второй

$ - э л е к т р о н ;

относительно

меньше

снижается радиус

от прибавления Р - ,

< / - ,

f

-

электронов .

-

в з

-

Ори переходе

х

следующей/

периоду начинает

заполняться

электронами следующий, б о л е е

высокий

квантовый

уровень,

l

в е ­

личина

атомного

радиуса

первого

члена

каждого

периода

заметно

в о з р а с т а е т ,

но

вдоль периода

снова

происходит

постепенное

уменьшение

радиуса

(таблица

15) .

П.

У ;

Зе

в

С

N

a

F

Же

Радиус

А 0

1,52

0,88

0.77

0,70

0,66,

0.64,

i . i ,

ИТ-

Л Ь

М

Si.

р

s

се

Яг

Радиус

о

1,86

1.60

I . «

I . I 7

1,10

1.04

0,99

1,5ч

А

Для

переходных

элементов

(вставных

д е к а д ) , изменение

атом ­

ных

радиусов

происходит

не так,

как у

типичных

элементов»

° ft ли

рассмотреть изменение

радиусов

d

-

элементов

по

г о р и з о н ­

тали,

то южно

увидеть,

что происходит

уменьшение

атомного

р а ­

д и у с а .

Однако э т о

уменьшение

не

однообразно (связано

с п р о в а ­

лом

электронов)

и

маю

по

сравнению с

уменьшением,

наблюдае­

мым в

том

же периоде для типичных

элементов . Причина

э т о г о

не»

ооыненио в том, что у

d

»

элементов

прибавляющиеся

электроны

входят во внутренний ( п - I )

d -

слой*

Эти

электроны

хорошо

» к -

ранируют

заряд

ядра от

nS

•

электронов, и размер

атома

о с т а *

ё т с я почти постоянным.

Sc

Ti

V

С г

Mn

Fe

Со Mi

Си Zn

Р а д и у с ; А 0

1,60 Щ

1,31

1,25

1,29

1,26

1,25 1,2k

1,28

1,33

Увеличение

атомного р а д и у с а с увеличением порядкового

номе­

р а

в пределах

одной

группы у d -

э л е м е н т о в

происходит в

мень ­

шей

с т е п е н и ,

нежели

у

типичных э л е м е н т о в .

Например,

увеличение

атомного р а д и у с а от германия

( 1 , 2

2 А ° )

к свинцу ( 1 , 7 5

А ° ) с о ­

с т а в л я е т

а от в а н а д и я ( 1 , З А ° ) к т а н т а л у ( 1 , ч З А ° ) -

(те I . 2 2 A 0

V I . 3 I A 0

П

$„

1,чА°

-

JI/S 1,ч1А°

2г

1,57А°

PS I . 7 5 A 0

Та. 1,чЗА°

Hf

1,51

к0

Кроме т о г о ,

большая

часть

у в е л и ч е н и я

р а д и у с а

приходится

на

переход

от э л е м е н т о в

3(/ к элементам

ч с / , х о т я они о т д е ­

лены от соответствующих

их элементов

18 э л е м е н т а м и , в то в р е ­

мя

ка к каждый элемент

5</ о т д е л ё н от соответствующего

э л е м е н ­

т а

4</ 32 элементами .

Однако

добавочные

1ч элементов

образуют

внутренний

переходный

р я д , в

котором

электроны

входят на ч | -

-

о р б и т а л и . Так как

-

подуровень

на дв а квантовых

у р о в н я

ниже внешнего

в а л е н т н о г о

подуровня,

происходит

п о с т е п е н н о е

уменьшение

р а з м е р а атома

от л а н т а н а

д о л ю т е ц и я .

Правильное

уменьшение

р а з м е р а атомов

л а н т а н о и д о в

и аж т р е х -

зарядных ионов

н а з ы в а е т с я

лантаноидным

сжатием

( т а б л и ц а IS}*

Табдац-а 16

ИОННЫЕ РАДИУСЫ ЛАНТАНОИДОВ

Элемент

Радиус

С А 0 )

1,061 1,Ш 1,013 0,995 {s^SIS)

%m

0,950