Коваленттік радиус

Коваленттік радиус - r_ков - атомның мөлшерінің көрсеткіші, атом қаншалықты үлкен не кіші екенін білдіреді. Ол атомның жеке алынған коваленттік байланыс үлесінен есептелінеді. Өлшем бірлігі – пикометр (рм) немесе Ангстром (Å), 1 Å = 100 рм.

Негізінде, екі атомның коваленттік радиус қосындысы коваленттік байланыс ұзындығына тең болуы керек: R(AB)=r(A)+r(B)
Бірақ әртүрлі коваленттік байланыс түрлері болғандықтан (екі атом арасында бір, немесе екі, немесе үш байланыс болу мүмкіндігінен), әрі есептеулерді жеңілдету мақсатында үш түрлі r₁, r₂, әрі r₃ ұғымы енгізіледі.
Дегенмен жоғарыдағы көрсетілген қарым-қатынас барлық жағдайда орындала бермейді, себебі атом мөлшері өте дәл емес, әрі ол химиялық қоршаған ортаға сезімтал. Бұған қосымша иондық байланыс ұғымы бар, ол екі текті (А мен В) атом арасындағы гетероатомдық байланыс үлесінің көрсеткіші болып есептелінеді. Көпшілік жағдайда полярлы коваленттік байланыс ұзындығы қысқа, ал жоғарыдағы қарым-қатынас арқылы есептелсе - ол біршама ұзынырақ болып табылады.
Төмендегі таблицада орташаланған немесе өте идеал жағдайда табылған коваленттік радиус көрсеткіштері берілген. Сонда да бұл болжамалы көрсеткіштерді басқаша есептеулерде де қолдануға болады (көрсеткіш көшпеліктілігі), бұл оның пайдалы екенін көрсетеді.
Байланыс ұзындығы, R(AB), Рентген-диффракциялық анализ өлшемі (кейбір жағдайда молекуларлық кристал қосылыстарының нейтрон-диффракциялық анализ өлшемі) арқылы табылады. Айналмалы спектроскопиялық өлшемі арқылы да өте дәл байланыс ұзындықтарын табуға болады. Бір текті гомонуклиярлық А-А байланыстары үшін, Линус Паулинг алынған элементтің коваленттік радиусін жалғыз байланыс ұзындығының жартысына теңестірді. Мысалы: R (H-H) = 74.14 рм (Н2 үшін). Сондықтан, r_ков = 37.07 рм.
Бірақ практикалық жағдайда, әртүрлі коваленттік қосылыстарды зерттеу арқылы алынған элементтің орташа коваленттік радиусі есептелінеді. Дегенмен, ауытқу мөлшері көбінесе өте кішкене ғана. Сандерсон негізгі групп элементерінің полярсыз коваленттік радиустарын есептеп, оны өзінің ғылыми жұмысында келтірді^[1]. Осыған қоса Кэмбридж кристаллографикалық жинақтарында^[2]. одан да көп байланыс ұзындықтарын табуға болады. Жалпы, табылған коваленттік радиустер түрліше жағдайға, әрі есептеулер түрлеріне байланысты.

Коваленттік радиустар таблицасы

Төмендегі таблицадағы көрсеткіштер Кэмбридж кристаллографикалық структуралар жинақтарында^[3] келтірілген 228000 экспериментті түрде табылған байланыс ұзындықтарының статистикалық анализі арқылы табылған. Жақша ішінде – көрсеткіш санның ең кіші бөлімінің стандарт аутқу мөлшері. Осы жол арқылы C, N және O элементтерінің коваленттік радиустары сәйкестендірілген.
Басқаша жол – кішкене ғана молекулалар жинағын қарастыру арқылы коваленттік радиус мөлшерін табу. Осылай жалғыз байланысты^[4], екі байланысты ^[5] және үш байланысты ^[6] коваленттік радиустар есептелінді, әрі өте-өте ауыр элементтер тобы да қарастырылды.
Бұл үшін эксперимент жолымен немесе компьютер есептеулері арқылы табылған нәтижелер пайдаланылды.
Жалғыз байланысты коваленттік радиустар көпшілік жағдайда Кордео және басқалары тапқан сандарға жуық. Үлкен ауытқу кезінде – әртүрлі координациялық байланыс саны қолдынылды (көпшілік d және f өтпелі металдар үшін).
Негізінде,r₁> r₂> r₃ болуы керек. Сонда да кейбір аутқулар (өте әлсіз, әрі көп байланысты кездер үшін) кездесіп те қалады.

Z	Symbol	r (Å)^[3]	r₁(Å)^[4]	r₂(Å)^[5]	r₃(Å)^[6]
1	H	0.31(5)	0.32
2	He	0.28	0.46
3	Li	1.28(7)	1.33	1.24
4	Be	0.96(3)	1.02	0.90	0.85
5	B	0.84(3)	0.85	0.78	0.73
6	C (sp³)	0.76(1)	0.75
	C (sp²)	0.73(2)		0.67
	C (sp)	0.69(1)			0.60
7	N	0.71(1)	0.71	0.60	0.54
8	O	0.66(2)	0.63	0.57	0.53
9	F	0.57(3)	0.64	0.59	0.53
10	Ne	0.58	0.67	0.96
11	Na	1.66(9)	1.55	1.60
12	Mg	1.41(7)	1.39	1.32	1.27
13	Al	1.21(4)	1.26	1.13	1.11
14	Si	1.11(2)	1.16	1.07	1.02
15	P	1.07(3)	1.11	1.02	0.94
16	S	1.05(3)	1.03	0.94	0.95
17	Cl	1.02(4)	0.99	0.95	0.93
18	Ar	1.06(10)	0.96	1.07	0.96
19	K	2.03(12)	1.96	1.93
20	Ca	1.76(10)	1.71	1.47	1.33
21	Sc	1.70(7)	1.48	1.16	1.14
22	Ti	1.60(8)	1.36	1.17	1.08
23	V	1.53(8)	1.34	1.12	1.06
24	Cr	1.39(5)	1.22	1.11	1.03
25	Mn (low spin)	1.39(5)
	Mn (high spin)	1.61(8)
	Mn		1.19	1.05	1.03
26	Fe (low spin)	1.32(3)
	Fe (high spin)	1.52(6)
	Fe		1.16	1.09	1.02
27	Co (low spin)	1.26(3)
	Co (high spin)	1.50(7)
	Co		1.11	1.03	0.96
28	Ni	1.24(4)	1.10	1.01	1.01
29	Cu	1.32(4)	1.12	1.15	1.20
30	Zn	1.22(4)	1.18	1.20
31	Ga	1.22(3)	1.24	1.17	1.21
32	Ge	1.20(4)	1.21	1.11	1.14
33	As	1.19(4)	1.21	1.14	1.06
34	Se	1.20(4)	1.16	1.07	1.07
35	Br	1.20(3)	1.14	1.09	1.10
36	Kr	1.16(4)	1.17	1.21	1.08
37	Rb	2.20(9)	2.1	2.02
38	Sr	1.95(10)	1.85	1.57	1.39
39	Y	1.90(7)	1.63	1.3	1.24
40	Zr	1.75(7)	1.54	1.27	1.21
41	Nb	1.64(6)	1.47	1.25	1.16
42	Mo	1.54(5)	1.38	1.21	1.13
43	Tc	1.47(7)	1.28	1.2	1.1
44	Ru	1.46(7)	1.25	1.14	1.03
45	Rh	1.42(7)	1.25	1.1	1.06
46	Pd	1.39(6)	1.2	1.17	1.12
47	Ag	1.45(5)	1.28	1.39	1.37
48	Cd	1.44(9)	1.36	1.44
49	In	1.42(5)	1.42	1.36	1.46
50	Sn	1.39(4)	1.4	1.3	1.32
51	Sb	1.39(5)	1.4	1.33	1.27
52	Te	1.38(4)	1.36	1.28	1.21
53	I	1.39(3)	1.33	1.29	1.25
54	Xe	1.40(9)	1.31	1.35	1.22
55	Cs	2.44(11)	2.32	2.09
56	Ba	2.15(11)	1.96	1.61	1.49
57	La	2.07(8)	1.8	1.39	1.39
58	Ce	2.04(9)	1.63	1.37	1.31
59	Pr	2.03(7)	1.76	1.38	1.28
60	Nd	2.01(6)	1.74	1.37
61	Pm	1.99	1.73	1.35
62	Sm	1.98(8)	1.72	1.34
63	Eu	1.98(6)	1.68	1.34
64	Gd	1.96(6)	1.69	1.35	1.32
65	Tb	1.94(5)	1.68	1.35
66	Dy	1.92(7)	1.67	1.33
67	Ho	1.92(7)	1.66	1.33
68	Er	1.89(6)	1.65	1.33
69	Tm	1.90(10)	1.64	1.31
70	Yb	1.87(8)	1.7	1.29
71	Lu	1.87(8)	1.62	1.31	1.31
72	Hf	1.75(10)	1.52	1.28	1.22
73	Ta	1.70(8)	1.46	1.26	1.19
74	W	1.62(7)	1.37	1.2	1.15
75	Re	1.51(7)	1.31	1.19	1.1
76	Os	1.44(4)	1.29	1.16	1.09
77	Ir	1.41(6)	1.22	1.15	1.07
78	Pt	1.36(5)	1.23	1.12	1.1
79	Au	1.36(6)	1.24	1.21	1.23
80	Hg	1.32(5)	1.33	1.42
81	Tl	1.45(7)	1.44	1.42	1.5
82	Pb	1.46(5)	1.44	1.35	1.37
83	Bi	1.48(4)	1.51	1.41	1.35
84	Po	1.40(4)	1.45	1.35	1.29
85	At	1.50	1.47	1.38	1.38
86	Rn	1.50	1.42	1.45	1.33
87	Fr	2.60	2.23	2.18
88	Ra	2.21(2)	2.01	1.73	1.59
89	Ac	2.15	1.86	1.53	1.4
90	Th	2.06(6)	1.75	1.43	1.36
91	Pa	2.00	1.69	1.38	1.29
92	U	1.96(7)	1.7	1.34	1.18
93	Np	1.90(1)	1.71	1.36	1.16
94	Pu	1.87(1)	1.72	1.35
95	Am	1.80(6)	1.66	1.35
96	Cm	1.69(3)	1.66	1.36
97	Bk		1.66	1.39
98	Cf		1.68	1.4
99	Es		1.65	1.4
100	Fm		1.67
101	Md		1.73	1.39
102	No		1.76	1.59
103	Lr		1.61	1.41
104	Rf		1.57	1.4	1.31
105	Db		1.49	1.36	1.26
106	Sg		1.43	1.28	1.21
107	Bh		1.41	1.28	1.19
108	Hs		1.34	1.25	1.18
109	Mt		1.29	1.25	1.13
110	Ds		1.28	1.16	1.12
111	Rg		1.21	1.16	1.18
112	Cn		1.22	1.37	1.3
113	Uut		1.36
114	Uuq		1.43
115	Uup		1.62
116	Uuh		1.75
117	Uus		1.65
118	Uuo		1.57

Шығармалар тізімі

↑ Sanderson, R. T. (1983). "Electronegativity and Bond Energy." J. Am. Chem. Soc. 105:2259–61.
↑ Allen, F. H.; Kennard, O.; Watson, D. G.; Brammer, L.; Orpen, A. G.; Taylor, R. (1987). "Table of Bond Lengths Determined by X-Ray and Neutron Diffraction." J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 S1–S19.
↑ Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán and Santiago Alvarez. Covalent radii revisited. Dalton Trans., 2008, 2832-2838, doi:10.1039/b801115j
↑ P. Pyykkö, M. Atsumi, Chem. Eur. J., 15, 2009,186-197, doi:10.1002/chem.200800987.
↑ P. Pyykkö, M. Atsumi, Chem. Eur. J., 15, 2009,12770–12779, doi:10.1002/chem.200901472.
↑ P. Pyykkö, S. Riedel, M. Patzschke, Chem. Eur. J., 11, 2005,3511–3520, doi:10.1002/chem.200401299.

[1] Sanderson, R. T. (1983). "Electronegativity and Bond Energy." J. Am. Chem. Soc. 105:2259–61.

[2] Allen, F. H.; Kennard, O.; Watson, D. G.; Brammer, L.; Orpen, A. G.; Taylor, R. (1987). "Table of Bond Lengths Determined by X-Ray and Neutron Diffraction." J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 S1–S19.

[3] Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán and Santiago Alvarez. Covalent radii revisited. Dalton Trans., 2008, 2832-2838, doi:10.1039/b801115j

[4] P. Pyykkö, M. Atsumi, Chem. Eur. J., 15, 2009,186-197, doi:10.1002/chem.200800987.

[5] P. Pyykkö, M. Atsumi, Chem. Eur. J., 15, 2009,12770–12779, doi:10.1002/chem.200901472.

[6] P. Pyykkö, S. Riedel, M. Patzschke, Chem. Eur. J., 11, 2005,3511–3520, doi:10.1002/chem.200401299.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]