Jonų dydis. Joniniai ir kristaliniai spinduliai. Joniniai spinduliai Šenono joniniai spinduliai

Jonų spindulių problema yra viena iš pagrindinių teorinės chemijos problemų, o patys terminai "joninis spindulys"Ir" kristalo spindulys“, apibūdinantys atitinkamus matmenis, yra jonų kovalentinio konstrukcijos modelio pasekmė. Spindulio problema pirmiausia vystosi struktūrinės chemijos (kristalinės chemijos) rėmuose.

Ši koncepcija buvo patvirtinta eksperimentiniu būdu po to, kai M. Laue (1912) atrado rentgeno spindulių difrakciją. Difrakcijos efekto aprašymas beveik sutapo su joninio modelio kūrimo pradžia R. Kosselio ir M. Borno darbuose. Vėliau buvo atrasta elektronų, neutronų ir kitų elementariųjų dalelių difrakcija, kuri buvo daugelio šiuolaikinių struktūrinės analizės metodų (rentgeno spindulių, neutronų, elektronų difrakcijos ir kt.) kūrimo pagrindas. Spindulių samprata suvaidino lemiamą vaidmenį formuojant gardelės energijos sampratą, artimiausių pakuočių teoriją, prisidėjo prie Magnuso-Goldschmidto taisyklių, Goldšmito-Fersmano izomorfizmo taisyklių atsiradimo ir kt.

Dar 1920-ųjų pradžioje. buvo priimtos dvi aksiomos: apie jonų perkeliamumą (perkeliamumą) iš vienos struktūros į kitą ir apie jų dydžių pastovumą. Atrodė gana logiška pusę trumpiausių tarpbranduolinių atstumų metaluose laikyti spinduliais (Bragg, 1920). Kiek vėliau (Hugginsas, Slateris) buvo nustatyta koreliacija tarp atominiai spinduliai ir atstumai iki atitinkamų atomų valentinių elektronų elektronų tankio maksimumų.

Problema joniniai spinduliai (g taip) yra šiek tiek sunkesnis. Joniniuose ir kovalentiniuose kristaluose, remiantis rentgeno spindulių difrakcijos analize, pastebimi šie dalykai: (1) tam tikras persidengimo tankio poslinkis į labiau elektronegatyvų atomą, taip pat (2) minimalus elektronų tankis ryšio linijoje ( artimais atstumais esantys jonų elektronų apvalkalai turėtų atstumti vienas kitą). Šis minimumas gali būti laikomas atskirų jonų sąlyčio plotu, iš kurio galima skaičiuoti spindulius. Tačiau iš struktūrinių duomenų apie tarpbranduolinius atstumus neįmanoma rasti būdo nustatyti atskirų jonų indėlį ir atitinkamai apskaičiuoti jonų spindulius. Tam reikia nurodyti bent vieno jono spindulį arba jonų spindulių santykį. Todėl jau 1920 m. buvo pasiūlyta nemažai tokio apibrėžimo kriterijų (Lande, Pauling, Goldschmidt ir kt.) ir sukurtos įvairios joninių ir atominių spindulių sistemos (Ahrens, Goldschmidt, Boky, Zakhariazen, Pauling) (buitiniuose šaltiniuose problema aprašyta išsamiai VI Lebedevas, V. S. Urusovas ir B. K. Vainšteinas).

Šiuo metu patikimiausia laikoma Shannon ir Pruitt joninių spindulių sistema, kurioje jonų spindulys F “(r f0W F "= 1,19 A) ir O 2_ (r f0W О 2- = 1,26 A) (monografijose BK Vainshtein, jie vadinami fiziniais.) Buvo gautas spindulių verčių rinkinys visiems periodinės sistemos elementams, įvairioms oksidacijos būsenoms ir cn, taip pat pereinamųjų metalų jonams ir įvairioms sukimosi būsenoms (vertės). Cn 6 pereinamųjų elementų joninių spindulių duomenys pateikti 3.1 lentelėje. Ši sistema suteikia maždaug 0,01 A tikslumą skaičiuojant tarpbranduolinius atstumus joniškiausiuose junginiuose (fluoriduose ir deguonies druskose) ir leidžia pagrįstai įvertinti jonų, kurių struktūrinių duomenų nėra.. Pruitt 1988 metais apskaičiavo tuo metu nežinomus jonų spindulius d- pereinamieji metalai, esantys aukštoje oksidacijos būsenoje, atitinka vėlesnius eksperimentinius duomenis.

3.1 lentelė

Kai kurie pereinamųjų elementų (CH 6) joniniai spinduliai (pagal Shannon ir Pruitt)

0,75 LS

Lentelės pabaiga. 3.1



							0,75 ls

CK 4 ; b CC 2; LS-žema sukimosi būsena; HS- didelio sukimosi būsena.

Svarbi joninių spindulių savybė yra ta, kad jie skiriasi apie 20%, kai cn pasikeičia dviem vienetais. Maždaug toks pat pokytis įvyksta, kai jų oksidacijos būsena pasikeičia dviem vienetais. Sukite "crossover"

Jonų spindulys- jonų katijonų ir jonų anijonų dydį apibūdinanti vertė Å; būdingas sferinių jonų dydis, naudojamas tarpatominiams atstumams joniniuose junginiuose apskaičiuoti. Joninio spindulio samprata grindžiama prielaida, kad jonų dydis nepriklauso nuo molekulių, į kurias jie įtraukti, sudėties. Jai įtakos turi elektronų apvalkalų skaičius ir atomų bei jonų pakavimo tankis kristalinėje gardelėje.

Jono dydis priklauso nuo daugelio faktorių. Esant pastoviam jono krūviui, didėjant eilės numeriui (taigi ir branduolio krūviui), jonų spindulys mažėja. Tai ypač pastebima lantanido serijoje, kur jonų spinduliai monotoniškai kinta nuo 117 pm (La3+) iki 100 pm (Lu3+), kai koordinavimo skaičius yra 6. Šis efektas vadinamas lantanido susitraukimu.

Elementų grupėse jonų spinduliai paprastai didėja didėjant atominiam skaičiui. Tačiau ketvirtojo ir penktojo periodų d elementams dėl lantanido susitraukimo gali net sumažėti jonų spindulys (pvz., nuo 73 pm Zr4+ iki 72 pm Hf4+, kai koordinacinis skaičius 4).

Laikotarpiu pastebimas jonų spindulio sumažėjimas, susijęs su elektronų pritraukimo prie branduolio padidėjimu, kartu didėjant branduolio ir paties jono krūviui: 116 pm Na+, 86 pm Mg2+, 68 pm Al3+ (koordinacijos numeris 6). Dėl tos pačios priežasties, padidėjus jonų krūviui, sumažėja vieno elemento jonų spindulys: Fe2+ 77 pm, Fe3+ 63 pm, Fe6+ 39 pm (koordinacijos numeris 4).

Joninių spindulių palyginimas gali būti atliekamas tik tuo pačiu koordinaciniu skaičiumi, nes tai turi įtakos jono dydžiui dėl atstumiamųjų jėgų tarp priešionių. Tai aiškiai matyti Ag+ jono pavyzdyje; jo joninis spindulys yra atitinkamai 81, 114 ir 129 pm koordinaciniams skaičiams 2, 4 ir 6.
Idealaus joninio junginio struktūra dėl maksimalaus traukos tarp skirtingų jonų ir minimalaus panašių jonų atstūmimo daugiausia priklauso nuo katijonų ir anijonų joninių spindulių santykio. Tai gali parodyti paprastos geometrinės konstrukcijos.

Jonų spindulys priklauso nuo daugelio veiksnių, tokių kaip branduolio krūvis ir dydis, elektronų skaičius elektronų apvalkale ir jo tankis dėl Kulono sąveikos. Nuo 1923 m. ši sąvoka buvo suprantama kaip efektyvūs joniniai spinduliai. Goldschmidt, Ahrens, Bokiy ir kiti sukūrė jonų spindulių sistemas, tačiau visos jos yra kokybiškai identiškos, ty jose esantys katijonai, kaip taisyklė, yra daug mažesni už anijonus (išskyrus Rb + , Cs + , Ba 2 + ir Ra 2+ O 2- ir F- atžvilgiu). Daugumoje sistemų pradiniam spinduliui buvo paimtas spindulio dydis K + = 1,33 Å, visa kita buvo apskaičiuota pagal tarpatominius atstumus heteroatominiuose junginiuose, kurie pagal cheminį tipą buvo laikomi joniniais. jungtys. 1965 m. JAV (Waber, Grower) ir 1966 m. SSRS (Brattsev) buvo paskelbti kvantinių mechaninių jonų dydžių skaičiavimų rezultatai, kurie parodė, kad katijonai iš tikrųjų yra mažesnio dydžio nei atitinkami atomai. , o anijonai dydžiu praktiškai nesiskiria nuo atitinkamų atomų. Šis rezultatas atitinka elektronų apvalkalų sandaros dėsnius ir parodo pradinių pozicijų, priimtų skaičiuojant efektyviuosius jonų spindulius, klaidingumą. Orbitos joniniai spinduliai netinka tarpatominiams atstumams įvertinti, pastarieji skaičiuojami pagal joninių-atominių spindulių sistemą.

Atsižvelgiant į fizinę esmę periodinė teisė tai seka periodiniai pokyčiai cheminės savybės elementai susijusi su elektronine atomų sandara, kuri pagal bangų mechanikos dėsnius taip pat periodiškai kinta. Visi periodiniai elementų cheminių savybių pokyčiai, taip pat įvairių paprastų ir sudėtingų medžiagų savybių pokyčiai yra susiję su atominių orbitų savybėmis.

Kita svarbiausia išvada, išplaukianti iš 6 lentelėje pateiktų duomenų analizės, yra išvada apie periodišką išorinių energijos lygių užpildymo elektronais pobūdžio kitimą, kuris sukelia periodiniai elementų cheminių savybių pokyčiai ir jų junginiai.

Atominis spindulys yra sferos, kurioje yra atomo branduolys ir 95% viso branduolį supančio elektronų debesies tankio, spindulys. Tai sąlyginė sąvoka, nes. Atomo elektronų debesis neturi aiškios ribos; tai leidžia spręsti apie atomo dydį.

Įvairių cheminių elementų atominių spindulių skaitinės reikšmės randamos eksperimentiniu būdu, analizuojant cheminių ryšių ilgius, t.y. atstumas tarp sujungtų atomų branduolių. Atomų spindulys dažniausiai išreiškiamas nanometrais (nm), 1 nm = 10–9 m, pikometrais (pm), 1 pm = 10–12 m arba angstremais (A), 1 A = 10–10 m.

Atomo spindulių priklausomybė nuo atomo branduolio krūvio Z turi periodinį pobūdį. Per vieną periodinės cheminių elementų sistemos laikotarpį D.I. Mendelejevas, didžiausia šarminio metalo atomo atomo spindulio vertė. Be to, didėjant Z, spindulio reikšmė mažėja, pasiekia minimumą ties VIIA grupės elemento atomu, o po to staigiai didėja ties inertinių dujų atomu, o dar labiau - ties šarmo atomu. kito laikotarpio metalas.

Jonų spindulys.

Jonų spinduliai skiriasi nuo atitinkamų elementų atominių spindulių. Atomams praradus elektronus, jų efektyvieji dydžiai mažėja, o elektronų perteklius padidina. Todėl teigiamai įkrauto jono (katijono) spindulys visada yra mažesnis, o neigiamai įkrauto jono (anijono) spindulys visada didesnis už atitinkamo elektriškai neutralaus atomo spindulį. Taigi kalio atomo spindulys lygus 0,236 nm, o K + jono spindulys – 0,133 nm; chloro atomo ir chlorido jono Cl spindulys yra atitinkamai 0,099 ir 0,181 nm. Šiuo atveju jono spindulys kuo labiau skiriasi nuo atomo spindulio, tuo didesnis jono krūvis. Pavyzdžiui, chromo atomo ir Cr 2+ bei Cr 3+ jonų spindulys yra atitinkamai 0,127, 0,083 ir 0,064 nm.

Pagrindiniame pogrupyje to paties krūvio jonų spinduliai, kaip ir atomų spinduliai, didėja didėjant branduoliniam krūviui

Jonizacijos energija(metalinių savybių pasireiškimo matas) – tai energija, reikalinga elektronui atskirti nuo atomo.

(Ca 0 - Ca 2+ + 2e - - H).

Kuo daugiau elektronų išoriniame elektronų sluoksnyje, tuo didesnė jonizacijos energija. Didėjant atomo spinduliui, jonizacijos energija mažėja. Tai paaiškina metalinių savybių sumažėjimą laikotarpiais iš kairės į dešinę ir metalinių savybių padidėjimą grupėse iš viršaus į apačią. Cezis (Cs) yra aktyviausias metalas.

Elektronų afiniteto energija (nemetalinių savybių pasireiškimo matas) – tai energija, kuri išsiskiria elektronui prisijungus prie atomo (Cl 0 + 1e - -> Cl - + H). Didėjant elektronų skaičiui išoriniame elektronų sluoksnyje, elektronų afiniteto energija didėja, o didėjant atomo spinduliui – mažėja. Tai paaiškina nemetalinių savybių padidėjimą laikotarpiais iš kairės į dešinę ir nemetalinių savybių sumažėjimą pagrindiniuose pogrupiuose iš viršaus į apačią.

Atomo afiniteto energija elektronui, arba tik jo elektronų giminingumas(ε), vadinama energija, išsiskiriančia pridėjimo procese elektronasį laisvą atomą E jo pagrindinėje būsenoje su jo pavertimu neigiamu jonu E - (atomo giminingumas elektronui yra skaitiniu požiūriu lygus, bet priešingas ženklu, atitinkamo izoliuoto vieno krūvio anijono jonizacijos energijai).

E + e − = E − + ε

Elektronegatyvumas- cheminė atomo savybė, kiekybinė molekulėje esančio atomo gebėjimo pritraukti elektronus iš kitų elementų atomų charakteristika.

Stipriausios metalo savybės yra tie elementai, kurių atomai lengvai atiduoda elektronus. Jų elektronegatyvumo reikšmės yra mažos (χ ≤ 1).

Nemetalinės savybės ypač ryškios tuose elementuose, kurių atomai energingai prideda elektronus.

Kiekviename periodinės lentelės periode elementų elektronegatyvumas didėja didėjant eilės numeriui (iš kairės į dešinę), kiekvienoje periodinės lentelės grupėje elektronegatyvumas mažėja didėjant eilės numeriui (iš viršaus į apačią).

Elementas fluoras F turi didžiausią ir elementą cezis Cs – mažiausias elektronegatyvumas tarp 1-6 periodų elementų.

sąlyginės jonų charakteristikos, naudojamos apytiksliui tarpbranduoliniams atstumams joniniuose kristaluose įvertinti (žr. Jonų spinduliai). Vertybės I. R. yra natūraliai susiję su elementų padėtimi periodinėje Mendelejevo sistemoje. I. r. yra plačiai naudojami kristalų chemijoje (žr. Kristalų chemija), leidžiančius atskleisti įvairių junginių kristalų struktūros dėsningumus, geochemijoje (žr. Geochemija) tiriant jonų pakeitimo reiškinį geocheminiuose procesuose, ir tt

Siūlomos kelios I verčių sistemos. Šios sistemos dažniausiai grindžiamos šiuo stebėjimu: skirtumas tarp branduolių atstumų A - X ir B - X joniniuose kristaluose, kurių sudėtis AX ir VC, kur A ir B yra metalas, X yra nemetalas, praktiškai nesikeičia. nesikeičia, kai X pakeičiamas kitu į jį panašiu nemetalu (pavyzdžiui, chlorą pakeičiant bromu), jei lyginamų druskų panašių jonų koordinaciniai skaičiai yra vienodi. Iš to išplaukia, kad I. p. turi adityvumo savybę, t.y., kad eksperimentiškai nustatyti tarpbranduoliniai atstumai gali būti laikomi atitinkamų jonų „spinduliu“ suma. Šios sumos padalijimas į terminus visada grindžiamas daugiau ar mažiau savavališkomis prielaidomis. Įvairių autorių pasiūlytos I. R. sistemos daugiausia skiriasi tuo, kad naudojamos įvairios pradinės prielaidos.

Lentelėse pateikti I.p., atitinkantys skirtingas oksidacinio skaičiaus reikšmes (žr. Valenciją). Kai jo vertės yra kitos nei +1, oksidacijos skaičius neatitinka tikrojo atomų jonizacijos laipsnio, o I. p. įgyja dar sąlygiškesnę prasmę, nes ryšys iš esmės gali būti kovalentinis. Vertybės I. R. (Å) kai kuriems elementams (pagal N. V. Belovą ir G. B. Bokiy): F - 1,33, Cl - 1,81, Br - 1,96, I - 2,20, O 2 - 1,36, Li + 0,68, Na - 0,98, K + 1,33, Rb + 1,49, Cs + 1,65, Be 2+ 0,34, Mg 2+ 0,74, Ca 2+ 1,04, Sr 2+ 1,20, Ba 2+ 1,38, Sc 3+ 0,83, Y 3+ 0,97, Y 3+ 0,97.

V. L. Kirejevas.

- gyvos ląstelės ir jos organelių membranų supramolekulinės sistemos, turinčios lipoproteininį pobūdį ir suteikiančios elektoratą. ištrauka skirt. jonai per membraną. Naib, Na+, K+, Ca2+ jonų kanalai yra dažni...
- molekulinės struktūros, įterptos į biol. membranas ir atlikti jonų perkėlimą į aukštesnę elektrocheminę. potencialus...
Biologinis enciklopedinis žodynas
- atomų charakteristikos, leidžiančios apytiksliai įvertinti tarpatominius atstumus molekulėse ir kristaluose ...
Fizinė enciklopedija
- efektyvios atomų charakteristikos, leidžiančios apytiksliai įvertinti tarpatominį atstumą molekulėse ir kristaluose...
Cheminė enciklopedija
- kristalinis. in-va, kuriame dalelių sukibimas atsiranda dėl preim. jonines jungtis...
Cheminė enciklopedija
- susideda iš dviejų priešingai įkrautų jonų, laikomų elektrostatiškai. jėgos, dispersija, jonų-dipolio ar kitos sąveikos ...
Cheminė enciklopedija
- žr. atominius spindulius...
Cheminė enciklopedija
- žr. atominius spindulius...
Cheminė enciklopedija
- jonų įtaisai yra tokie patys kaip dujų išlydžio įrenginiai ...
Technologijos enciklopedija
- Lebedevo 1966 metais pasiūlyta atominio dydžio sistema...
Geologijos enciklopedija
- tas pats kaip dujų išleidimo įrenginiai ...
Didelis enciklopedinis politechnikos žodynas
- atomų charakteristikos, leidžiančios apytiksliai įvertinti medžiagų tarpatominius atstumus ...
- kristalai, kuriuose dalelių sukibimą daugiausia lemia joninės cheminiai ryšiai. I. to. gali sudaryti ir vienatominiai, ir daugiaatominiai jonai...
Didžioji sovietinė enciklopedija
- sąlyginės jonų charakteristikos, naudojamos apytiksliai įvertinti tarpbranduolinius atstumus joniniuose kristaluose ...
Didžioji sovietinė enciklopedija
- charakteristikos, leidžiančios apytiksliai įvertinti tarpatominius atstumus molekulėse ir kristaluose. Nustatyta daugiausia iš rentgeno struktūrinės analizės duomenų...
- atstumų tarp katijonų ir anijonų branduolių joniniuose kristaluose charakteristikos...
Didelis enciklopedinis žodynas

„Joniniai spinduliai“ knygose

Ličio jonų baterijos

Iš knygos Buvęs pilietis kaime. Geriausi receptai kaimo gyvenimui autorius Andrejus Kaškarovas

Ličio jonų baterijos Ličio jonų (Li-Ion) akumuliatoriai puikiai veikia esant žemai temperatūrai. Dauguma gamintojų šio tipo akumuliatorius nurodo iki -20°C, o esant nedideliam apkrovimui, baterijos gali tiekti iki 70% savo talpos.

P3.4. Kaip laikyti ličio jonų nešiojamojo kompiuterio baterijas. Keletas rekomendacijų

Iš knygos Šiuolaikinio buto santechnikas, statybininkas ir elektrikas autorius Kaškarovas Andrejus Petrovičius

P3.4. Kaip laikyti ličio jonų nešiojamojo kompiuterio baterijas. Keletas rekomendacijų Baterijas reikia laikyti įkrautas, esant temperatūrai nuo +15°C iki +35°C, esant normaliai oro drėgmei; laikui bėgant akumuliatorius šiek tiek išsikrauna, net jei jis laikomas atskirai nuo

Atominiai spinduliai

Iš knygos Big Sovietinė enciklopedija(AT) autorius TSB

Jonų kristalai

TSB

Joniniai instrumentai

Iš autoriaus knygos Didžioji sovietinė enciklopedija (IO). TSB

Jonų spinduliai

Iš autoriaus knygos Didžioji sovietinė enciklopedija (IO). TSB

2.4.1. Ličio jonų baterijos

Iš autorės knygos

2.4.1. Ličio jonų baterijos mobiliojo ryšio. Taip yra dėl jų privalumų, tokių kaip: didelis elektros energijos tankis (du kartus didesnis nei tokio pat dydžio NiCd baterijos, todėl perpus mažesnis).

Jonų ir lazerių instaliacijos

Iš knygos Elektros instaliacijos įrengimo taisyklės klausimuose ir atsakymuose [Mokymosi ir pasiruošimo žinių patikrinimui vadovas] autorius Krasnikas Valentinas Viktorovičius

Jonų ir lazerių instaliacijos Klausimas. Kaip turėtų būti išdėstyti ir išdėstyti jonų ir lazerių įrenginiai?Atsakykite. Jie turi būti išdėstyti, o juose esantys blokai turi būti išdėstyti atsižvelgiant į priemones, užtikrinančias šių valdymo ir matavimo grandinių atsparumą triukšmui.

Ličio jonų (Li-Ion) akumuliatoriai

Iš knygos Energijos šaltiniai ir įkrovimo įrenginys autorius

Ličio jonų (Li-Ion) baterijos Litis yra lengviausias metalas, tačiau turi ir labai neigiamą elektrocheminį potencialą. Dėl šios priežasties ličiui būdingas aukščiausias teorinis specifiškumas elektros energija. Antriniai šaltiniai

Kadangi n. y. Sunku pastebėti molekules su joniniais ryšiais ir tuo pačiu žinoma daug junginių, kurie sudaro joninius kristalus, tada kalbant apie joninius spindulius, tai beveik visada yra jonų spinduliai kristaluose. Tarpbranduoliniai atstumai kristaluose rentgeno spindulių difrakcija buvo matuojami nuo XX amžiaus pradžios, dabar tai tikslus ir įprastas metodas, yra labai daug patikimų duomenų. Tačiau nustatant joninius spindulius iškyla ta pati problema kaip ir kovalentiniams: kaip padalinti tarpbranduolinį atstumą tarp gretimo katijono ir anijono?

Todėl bent vienam jonui būtina naudoti nepriklausomas, paprastai apskaičiuotas jonų spindulių vertes. Prielaidos, kuriomis grindžiami šie skaičiavimai, paprastai yra gerai pagrįstos. Taigi populiarioje Paulingo joninių spindulių sistemoje naudojamos reikšmės R K + \u003d 1,33 Å ir R C l - \u003d 1,81 Å.

18 lentelė

Jonų spinduliai, Å

Pastaba. Holschmidt (G) ir Pauling (P) jonų spindulių vertės yra iš Cotton F., Wilkinson J., Modern Inorganic Chemistry; pagal Shannon-Pruitt (Sh) - iš M. Kh. Karapetyants, S. I. Drakin vadovėlio.

Efektyviųjų spindulių sistemų (svarstyklių), tarp jų ir joninių, yra gana daug. Šios skalės skiriasi kai kuriomis pagrindinėmis prielaidomis. Ilgą laiką Goldschmidt ir Pauling svarstyklės buvo populiarios kristalų chemijoje ir geochemijoje. Žinomas mastelis Bokiya, Ingold, Melvin-Hughes, Slater ir kt. IN Pastaruoju metu paplito fizikų Shannon ir Pruitt (1969) pasiūlyta skalė, kurioje riba tarp jonų laikoma minimalaus elektronų tankio tašku tiesėje, jungiančioje jonų centrus. Lentelėje. 18 rodo daugelio joninių spindulių reikšmes trijose skirtingose skalėse.

Naudojant efektyvius joninius spindulius, reikia suprasti šių dydžių sąlygiškumą. Taigi, lyginant spindulius nuosekliai, natūraliai teisinga naudoti bet kurios skalės spindulių reikšmes, visiškai neteisinga lyginti skirtingų skalių skirtingų jonų vertes.

Efektyvieji spinduliai priklauso nuo koordinavimo skaičiaus, taip pat dėl geometrinių priežasčių. Pateikta lentelėje. 18 duomenys susiję su NaCl tipo kristaline struktūra, ty kai CN = 6. Dėl geometrijos, norint nustatyti jonų spindulius su CN 12, 8 ir 4, juos reikia padauginti atitinkamai iš 1,12, 1,03 ir 0,94 . Reikėtų nepamiršti, kad net ir tam pačiam junginiui (polimorfinio perėjimo metu) realus tarpatominio atstumo pokytis, be geometrinio indėlio, apims ir pokytį, susijusį su pačios jungties pobūdžio pasikeitimu, ty „cheminis indėlis“. Natūralu, kad vėl iškyla šio įnašo atskyrimo į katijonus ir anijonus problema. Tačiau šie pokyčiai dažniausiai yra nereikšmingi (jei išlaikomas joninis ryšys).

Pagrindiniai spindulių kitimo išilgai PS dėsningumai, aptarti sek. 2.4 orbitiniams ir aukštesni kovalentiniams spinduliams galioja ir joniniams. Tačiau konkrečios efektyviųjų jonų spindulių reikšmės, kaip matyti iš 18 lentelės, gali labai skirtis. Pažymėtina, kad pagal vėlesnę ir tikriausiai realesnę Shannon-Pruitt sistemą katijonų spinduliai, kaip taisyklė, yra didesni, o anijonai yra mažesni nei tradicinės jų reikšmės (nors izoelektroniniai katijonai vis dar yra daug „mažesni“). nei anijonai).

Jonų dydį lemia išorinių elektronų pritraukimo prie branduolio jėga, o efektyvusis branduolio krūvis yra mažesnis už tikrąjį dėl atrankos (žr. 2.2.2 skyrių). Todėl katijonų orbitos spinduliai yra mažesni, o anijonai didesni už neutralius atomus, iš kurių jie susidarė. Lentelėje. 19 palygina neutralių atomų ir jonų orbitos spindulius su efektyviais joniniais spinduliais pagal Goldschmidtą (iš Ya. Ugai vadovėlio). Orbitos spindulių skirtumas tarp atomo ir jono yra daug didesnis katijonams nei anijonams, nes lentelėje išvardytiems atomams formuojantis katijonams pasišalina visi išorinio sluoksnio elektronai, o sluoksnių skaičius mažėja. vienu. Ši situacija būdinga ir daugeliui kitų (nors ir ne visiems) įprastų katijonų. Kai susidaro, pavyzdžiui, anijonas F, elektronų sluoksnių skaičius nekinta ir spindulys beveik nepadidėja.

19 lentelė

Orbitos ir efektyviųjų spindulių palyginimas

Nors dviejų sutartinių verčių – orbitos ir efektyviojo spindulių – palyginimas sąlyginai dvigubas, įdomu tai, kad efektyvieji joniniai spinduliai (nepriklausomai nuo naudojamos skalės) yra kelis kartus didesni už jonų orbitos spindulius. Dalelių būsena tikruose joniniuose kristaluose labai skiriasi nuo laisvųjų nesąveikaujančių jonų, o tai suprantama: kristaluose kiekvienas jonas yra apsuptas ir sąveikauja su šešiais – aštuoniais (bent keturiais) priešingais jonais. Laisvųjų dvigubai įkrautų (jau nekalbant apie daugybinio krūvio) anijonų iš viso nėra, daugkartinio krūvio anijonų būsena bus aptarta skyriuje. 5.2.

Izoelektroninių dalelių serijoje efektyvieji jonų spinduliai mažės, padidėjus teigiamam jono krūviui (R Mg 2+< R Na + < R F - и т. п.), как и орбитальные радиусы (разумеется, сравнение корректно в пределах одной и той же шкалы).

Jonų, turinčių tauriųjų dujų elektroninę konfigūraciją, spinduliai yra daug didesni nei jonų, kurių išoriniame sluoksnyje yra d- arba f-elektronai. Pavyzdžiui, K + spindulys (Goldschmidto skalėje) yra 1,33 Å, o Cu + iš to paties 4 periodo yra 0,96 Å; Ca 2+ ir Cu 2+ skirtumas yra 0,99 ir 0,72 Å, Rb + ir Ag + 1,47 ir 1,13 Å ir tt. Priežastis ta, kad pereinant nuo s ir p elementų prie d elementų, branduolio krūvis žymiai padidėja išlaikant elektronų sluoksnių skaičių, o elektronų pritraukimas prie branduolio didėja. Šis efektas vadinamas d-suspaudimas ; aiškiausiai jis pasireiškia f-elementams, kuriems jis ir vadinamas lantanido suspaudimas : jonų spindulys sumažėja lantanidų šeimoje nuo 1,15 Å Ce 3+ iki 1,00 Å Lu 3+ (Shannon-Pruit skalė). Kaip jau minėta sekcijoje. 4.2, spindulio sumažėjimas lemia didesnį poliarizacinį efektą ir mažesnį poliarizaciją. Tačiau jonai su 18 elektronų apvalkalu (Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Ag + ir kt.) pasižymi didesniu poliarizuojamumu, palyginti su jonais su tauriųjų dujų apvalkalu. Ir jei kristaluose su tauriųjų dujų apvalkalu (NaF, MgCl 2 ir kt.) poliarizacija daugiausia yra vienpusė (anijonai poliarizuojasi veikiant katijonams), tai 18 elektronų kristalams dėl poliarizacijos atsiranda papildomas poliarizacijos efektas. katijonų anijonais, dėl to padidėja jų sąveika, stiprėja ryšys, sumažėja tarpatominiai atstumai. Pavyzdžiui, Shannon-Pruitt joninis Ag+ spindulys yra 1,29 Å, kuris yra palyginamas su 1,16 ir 1,52 Å atitinkamai Na+ ir K+. Tačiau dėl papildomo poliarizacijos efekto tarpatominiai atstumai AgCl (2,77 Å) yra mažesni nei net NaCl (2,81 Å). (Verta pažymėti, kad šį poveikį taip pat galima paaiškinti iš šiek tiek kitokios pozicijos - kovalentinio įnašo į AgCl ryšį padidėjimą, tačiau iš esmės tai yra tas pats.)

Dar kartą primename, kad tikrose medžiagose nėra monoatominių jonų, kurių krūvis didesnis nei 3 vienetai. CGSE; apskaičiuojamos visos literatūroje pateiktos jų spindulių reikšmės. Pavyzdžiui, efektyvusis chloro spindulys (+7) KClO 4 yra artimas kovalentinio spindulio vertei (0,99 daugelyje skalių) ir daug didesnis nei joninis (R С l 7+ = 0,26 Å pagal Bokiya, 0,49 Å pagal Ingoldą).

Laisvasis protonas H + neegzistuoja medžiagose, kurių poliarizuojantis poveikis dėl itin mažo dydžio būtų milžiniškas. Todėl protonas visada yra lokalizuotas kurioje nors molekulėje – pavyzdžiui, vandenyje, sudarydamas „normalaus“ dydžio poliatominį joną H 3 O +.