Ионы хэмжээ. Ион ба болор радиус. Ионы радиус Шеннон ионы радиус
Ионы радиусын асуудал нь онолын химийн гол асуудлын нэг бөгөөд нэр томъёо нь өөрөө юм. "Ионы радиус"ба" болор радиус", Харгалзах хэмжээсийг тодорхойлох нь бүтцийн ион-ковалентын загварын үр дагавар юм. Радиусын асуудал нь үндсэндээ бүтцийн химийн (болор химийн) хүрээнд хөгждөг.
М.Лауэ (1912) рентген туяаны дифракцийг нээсний дараа энэ ойлголт туршилтаар батлагдсан. Дифракцийн эффектийн тайлбар нь Р.Коссель, М.Борн нарын бүтээлүүдэд ионы загварыг боловсруулж эхэлсэн үетэй бараг давхцаж байв. Дараа нь электрон, нейтрон болон бусад энгийн бөөмсийн дифракцийг олж илрүүлсэн нь бүтцийн шинжилгээний орчин үеийн хэд хэдэн аргыг (рентген туяа, нейтрон, электрон дифракц гэх мэт) боловсруулах үндэс суурь болсон юм. Радиусын тухай ойлголт нь торны энергийн тухай ойлголт, хамгийн ойр савлах онолыг бий болгоход шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэсэн бөгөөд Магнус - Голдшмидтийн дүрэм, Голдшмидт - Ферсман изоморфизмын дүрэм гэх мэтийг бий болгоход хувь нэмэр оруулсан.
1920-иод оны эхээр. Хоёр аксиомыг баталсан: ионуудын нэг бүтцээс нөгөөд шилжих чадвар (шилжүүлэх), тэдгээрийн хэмжээсийн тогтвортой байдал. Металл дахь хамгийн богино цөмийн хоорондын зайны тэн хагасыг радиус болгон авах нь нэлээд логик юм шиг санагдав (Брагг, 1920). Хэсэг хугацааны дараа (Хуггинс, Слэйтер) хоорондын хамаарал олдсон атомын радиусхаргалзах атомуудын валентийн электронуудын электрон нягтын максимум хүртэлх зай.
Асуудал ионы радиус (тийм ээ) нь арай илүү төвөгтэй юм. Рентген туяаны дифракцийн шинжилгээний өгөгдлийн дагуу ионы болон ковалент талстуудад дараахь зүйл ажиглагдаж байна: (1) давхцлын нягтын зарим хэсэг нь илүү электрон сөрөг атом руу шилжих, түүнчлэн (2) электрон нягтын хамгийн бага хэмжээ. холбооны шугам (ойрын зайд байгаа ионуудын электрон бүрхүүлүүд бие биенээ түлхэх ёстой). Энэ хамгийн бага нь радиусыг хэмжих боломжтой бие даасан ионуудын контактын бүс гэж үзэж болно. Гэсэн хэдий ч цөмийн хоорондын зайны бүтцийн өгөгдлөөс харахад бие даасан ионуудын хувь нэмэр, үүний дагуу ионы радиусыг тооцоолох арга замыг олох боломжгүй юм. Үүнийг хийхийн тулд дор хаяж нэг ионы радиус эсвэл ионуудын радиусуудын харьцааг зааж өгөх шаардлагатай. Тиймээс аль хэдийн 1920-иод онд. Ийм тодорхойлолтын хэд хэдэн шалгуурыг санал болгосон (Ланд, Паулинг, Голдшмидт гэх мэт), ионы болон атомын радиусын янз бүрийн системийг бий болгосон (Аренс, Голдшмидт, Боки, Захариазен, Полинг) (дотоодын эх сурвалжид асуудлыг тайлбарласан болно). В.И.Лебедев, В.С.Урусов, Б.К.Вайнштейн нар дэлгэрэнгүй).
Одоогийн байдлаар Шеннон ба Прюитийн ионы радиусуудын хамгийн найдвартай системийг авч үздэг бөгөөд ионы радиус F “(r f0W F" = 1.19 A) ба O 2_ (r f0W О 2- = 1.26 A) (монографияд) В.К. Вайнштейн, эдгээрийг физик гэж нэрлэдэг.) Тогтмол системийн бүх элементүүд, янз бүрийн исэлдэлтийн төлөв ба зохицуулалтын тоо, түүнчлэн шилжилтийн металлын ионууд болон янз бүрийн эргэлтийн төлөвүүдийн радиусын утгуудын багц (утгууд) Шилжилтийн элементүүдийн ионы радиусын зохицуулалтын тоог 6-д өгсөн болно. Энэхүү систем нь 0.01 А дарааллын хамгийн их ионы нэгдлүүд (фтор ба хүчилтөрөгчийн давс) дахь цөмийн хоорондын зайг тооцоолох нарийвчлалыг хангаж, үндэслэлтэй тооцоолол хийх боломжийг олгодог. бүтцийн өгөгдөл байхгүй ионы радиусууд.Прюйт 1988 онд ионуудын хувьд тухайн үед тодорхойгүй байсан радиусыг тооцоолсон. г- өндөр исэлдэлтийн төлөвт шилжилтийн металлууд нь дараагийн туршилтын өгөгдөлтэй нийцэж байна.
Хүснэгт 3.1
Шилжилтийн элементүүдийн зарим ионы радиус r (Шэннон ба Прюиттийн дагуу) (CN 6)
|
0.7 5 LS |
||||||||||||||||||
Ширээний төгсгөл. 3.1
|
0.75 лл |
|||||||||||
th KCH 4 ; б CV 2; LS -бага эргэлтийн төлөв; Hs- өндөр эргэлтийн төлөв.
Ионы радиусын чухал шинж чанар нь координацын тоог хоёр нэгжээр өөрчлөхөд ойролцоогоор 20% -иар ялгаатай байдаг. Тэдний исэлдэлтийн төлөв хоёр нэгжээр өөрчлөгдөхөд ойролцоогоор ижил өөрчлөлт гардаг. "Кроссовер" эргүүлэх
Ионы радиус- ион-катион ба ион-анионы хэмжээг тодорхойлдог Å-ийн утга; ионы нэгдлүүд дэх атом хоорондын зайг тооцоолоход ашигладаг бөмбөрцөг хэлбэрийн ионуудын шинж чанарын хэмжээ. Ионы радиусын тухай ойлголт нь ионуудын хэмжээ нь тэдгээрийн орж ирж буй молекулуудын найрлагаас хамаардаггүй гэсэн таамаглал дээр суурилдаг. Үүнд электрон бүрхүүлийн тоо, болор тор дахь атом ба ионуудын нягтрал нөлөөлдөг.
Ионы хэмжээ нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг. Тогтмол ионы цэнэгтэй, дарааллын тоо (мөн үүний улмаас цөмийн цэнэг) нэмэгдэх тусам ионы радиус буурдаг. Энэ нь ялангуяа лантанидын цувралд мэдэгдэхүйц бөгөөд ионы радиус нь 117 цагаас (La3 +) оройн 100 цаг (Lu3 +) хүртэл монотон өөрчлөгддөг бөгөөд координацын тоо 6. Энэ нөлөөг лантанидын шахалт гэж нэрлэдэг.
Элементүүдийн бүлгүүдэд серийн дугаар нэмэгдэхийн хэрээр ионы радиус ихэвчлэн нэмэгддэг. Гэсэн хэдий ч дөрөв ба тав дахь үеийн d-элементүүдийн хувьд лантанидын шахалтын улмаас ионы радиус буурч болно (жишээлбэл, Zr4 + хувьд 73 цагаас Hf4 + хувьд 72 цаг хүртэл 4 зохицуулалттай). .
Энэ хугацаанд ионы радиус мэдэгдэхүйц буурч, цөмд электронуудын таталцал нэмэгдэж, цөмийн цэнэг ба ионы өөрөө цэнэг нэгэн зэрэг нэмэгддэг: Na +, 86-ийн хувьд 116 pm. Mg2 + -д pm, Al3 + -д 68 цаг (зохицуулалтын дугаар 6). Үүнтэй ижил шалтгаанаар ионы цэнэгийн өсөлт нь нэг элементийн ионы радиус буурахад хүргэдэг: Fe2 + 77 pm, Fe3 + 63 pm, Fe6 + 39 pm (зохицуулалтын дугаар 4).
Ионы радиусыг харьцуулах нь эсрэг ионуудын хоорондох түлхэлтийн хүчний улмаас ионы хэмжээд нөлөөлдөг тул зөвхөн ижил зохицуулалтын тоогоор л хийж болно. Энэ нь Ag + ионы жишээн дээр тодорхой харагдаж байна; түүний ионы радиус нь зохицуулалтын дугаар 2, 4, 6-д тус тус 81, 114, 129 pm байна.
Тохиромжтой ионы нэгдлийн бүтэц нь ялгаатай ионуудын хоорондох хамгийн их таталцал ба ижил төстэй ионуудын хамгийн бага түлхэлтээс шалтгаалан катион ба анионуудын ионы радиусуудын харьцаагаар тодорхойлогддог. Үүнийг энгийн геометрийн байгууламжуудаар харуулж болно.
Ионы радиус нь цөмийн цэнэг, хэмжээ, электрон бүрхүүл дэх электронуудын тоо, Кулоны харилцан үйлчлэлийн улмаас үүссэн нягт зэрэг олон хүчин зүйлээс хамаардаг. 1923 оноос хойш энэ ойлголтыг үр дүнтэй ионы радиус гэж ойлгож ирсэн. Голдшмидт, Аренс, Боки болон бусад хүмүүс ионы радиусын системийг бүтээсэн боловч тэдгээр нь чанарын хувьд ижил байдаг, тухайлбал, тэдгээрийн доторх катионууд нь дүрмээр бол анионуудаас хамаагүй бага байдаг (Rb +, Cs +, Ba 2+ болон бусад O 2- ба F-тэй харьцуулахад Ra 2+). Ихэнх системүүдийн анхны радиусын хувьд K + = 1.33 Å радиусын хэмжээг авсан бөгөөд бусад бүх зүйлийг химийн төрлөөр нь ион гэж үздэг гетероатомын нэгдлүүдийн атом хоорондын зайнаас тооцоолсон. харилцаа холбоо. 1965 онд АНУ-д (Вабер, Гровер), 1966 онд ЗХУ-д (Брацев) ионы хэмжээсийн квант-механик тооцооны үр дүнг нийтэлсэн нь катионууд нь үнэндээ ионуудын хэмжээнээс бага хэмжээтэй болохыг харуулсан. харгалзах атомууд ба анионууд нь харгалзах атомуудаас хэмжээ нь бараг ялгаатай байдаггүй. Энэ үр дүн нь электрон бүрхүүлийн бүтцийн хуулиудтай нийцэж байгаа бөгөөд үр дүнтэй ионы радиусыг тооцоолоход ашигласан анхны байрлал нь алдаатай байгааг харуулж байна. Орбитын ионы радиус нь атом хоорондын зайг тооцоолоход тохиромжгүй, сүүлийнх нь ион-атомын радиусын системд тулгуурлан тооцоологддог.
Бие махбодийн мөн чанарыг харгалзан үзэхэд үечилсэн хуульүүнийг дагадаг үе үе өөрчлөлтүүд химийн шинж чанарэлементүүддолгионы механикийн хуулиудын дагуу үе үе өөрчлөгддөг атомын электрон бүтэцтэй холбоотой. Элементүүдийн химийн шинж чанарын бүх үечилсэн өөрчлөлт, түүнчлэн энгийн ба нарийн төвөгтэй бодисын янз бүрийн шинж чанарын өөрчлөлтүүд нь атомын орбиталуудын шинж чанартай холбоотой байдаг.
Хүснэгт 6-д өгсөн өгөгдлийн дүн шинжилгээнээс гарсан дараагийн хамгийн чухал дүгнэлт бол гадаад энергийн түвшинг электроноор дүүргэх шинж чанарыг үе үе өөрчлөх тухай дүгнэлт юм. элементүүдийн химийн шинж чанарын үечилсэн өөрчлөлтба тэдгээрийн холболтууд.
Атомын радиус нь атомын цөмийг агуулсан бөмбөрцгийн радиус ба цөмийг тойрсон бүх электрон үүлний нягтын 95% юм. Энэ бол нөхцөлт ойлголт, учир нь атомын электрон үүл нь тодорхой хил хязгааргүй тул атомын хэмжээг дүгнэх боломжийг олгодог.
Төрөл бүрийн химийн элементүүдийн атомын радиусуудын тоон утгыг химийн бондын уртыг шинжлэх замаар туршилтаар олдог, жишээлбэл. харилцан холбогдсон атомуудын цөм хоорондын зай. Атомын радиусыг ихэвчлэн нанометр (нм), 1 нм = 10 –9 м, пикометр (pm), 1 pm = 10 –12 м эсвэл ангстром (A), 1 A = 10 –10 м-ээр илэрхийлдэг.
Атомын радиусын атомын цөмийн Z цэнэгээс хамаарах хамаарал нь үечилсэн шинж чанартай байдаг. Химийн элементүүдийн үечилсэн системийн нэг хугацааны дотор D.I. Менделеев, шүлтлэг металлын атомын атомын радиусын хамгийн том утга. Цаашилбал, Z-ийн өсөлтөөр радиусын утга буурч, VIIA бүлгийн элементийн атомд хамгийн багадаа хүрч, дараа нь инертийн хийн атомд огцом, дараа нь шүлтлэг металлын атом дээр бүр нэмэгддэг. дараагийн үе.
Ионы радиус.
Ионуудын радиус нь харгалзах элементүүдийн атомын радиусаас ялгаатай. Атомоор электронууд алдагдах нь тэдгээрийн үр дүнтэй хэмжээ буурч, илүүдэл электронууд нэмэгдэхэд хүргэдэг. Иймээс эерэг цэнэгтэй ионы (катион) радиус үргэлж бага, сөрөг цэнэгтэй ионы (анион) радиус нь холбогдох цахилгаан саармаг атомын радиусаас үргэлж их байдаг. Тиймээс калийн атомын радиус 0.236 нм, K + ионы радиус 0.133 нм; хлорын атомын радиус ба хлоридын ионы Сl - тус тус 0.099 ба 0.181 нм-тэй тэнцүү байна. Энэ тохиолдолд ионы радиус нь атомын радиусаас ялгаатай байх тусам ионы цэнэг их байх болно. Жишээлбэл, хромын атом ба Cr 2+ ба Cr 3+ ионуудын радиус нь 0.127, 0.083, 0.064 нм байна.
Үндсэн дэд бүлгийн дотор атомын радиус шиг ижил цэнэгийн ионуудын радиус нь цөмийн цэнэг нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.
Ионжуулалтын энерги(металл шинж чанарын илрэлийн хэмжүүр) нь атомаас электроныг салгахад шаардагдах энерги юм.
(Ca 0 - Ca 2+ + 2e - - H).
Гаднах электрон давхаргад илүү олон электрон байх тусам иончлолын энерги их болно. Атомын радиус ихсэх тусам иончлолын энерги буурдаг. Энэ нь зүүнээс баруун тийш үе шатанд металлын шинж чанар буурч, дээрээс доошоо бүлэгт металлын шинж чанар нэмэгдэж байгааг тайлбарладаг. Цезий (Cs) нь хамгийн идэвхтэй металл юм.
Электроны хамаарлын энерги (металл бус шинж чанарын илрэлийн хэмжүүр) нь электроныг атомд хавсаргасны үр дүнд ялгардаг энерги юм (Cl 0 + 1e - -> Cl - + H) . Гаднах электрон давхарга дээрх электронуудын тоо нэмэгдэх тусам электроны хамаарлын энерги нэмэгдэж, атомын радиус ихсэх тусам буурдаг. Энэ нь зүүнээс баруун тийш үе үе металл бус шинж чанар нэмэгдэж, дээрээс доош үндсэн дэд бүлгүүдэд металл бус шинж чанар буурч байгааг тайлбарлаж байна.
Атомын электронтой харьцах харьцааны энерги, эсвэл зүгээр л тэр электрон хамаарал(ε) -ийг бэхлэх явцад ялгарах энерги гэж нэрлэдэг электронсөрөг ион E болж хувирах үндсэн төлөв дэх чөлөөт атом E - (атомын электронтой хамаарал нь тоон хувьд тэнцүү боловч харгалзах тусгаарлагдсан дан цэнэгтэй анионы иончлолын энергийн шинж тэмдгийн эсрэг).
E + e - = E - + ε
Цахилгаан сөрөг чанар- атомын химийн шинж чанар, молекул дахь атомын бусад элементийн атомуудаас электронуудыг өөртөө татах чадварын тоон шинж чанар.
Хамгийн хүчтэй металлын шинж чанарыг атомууд нь электроныг амархан өгдөг элементүүд эзэмшдэг. Тэдний цахилгаан сөрөг байдлын утгууд бага байна (χ ≤ 1).
Металл бус шинж чанарууд нь атомууд нь электронуудыг эрч хүчтэйгээр холбодог элементүүдэд онцгой тод илэрдэг.
Үелэх системийн үе бүрт элементүүдийн цахилгаан сөрөг чанар нь дарааллын тоо нэмэгдэх тусам (зүүнээс баруун тийш) нэмэгддэг, үечилсэн системийн бүлэг бүрт электрон сөрөг чанар нь дарааллын тоо нэмэгдэх тусам буурдаг (дээрээс. доод).
Бүрэлдэхүүн фтор F нь хамгийн өндөр, элементтэй цезий Cs - 1-6 үеийн элементүүдийн хамгийн бага цахилгаан сөрөг чанар.
| " |
Ионы талст дахь цөм хоорондын зайг ойролцоогоор тооцоолоход ашигладаг ионуудын нөхцөлт шинж чанарууд (Ионы радиусыг үзнэ үү). I. p-ийн үнэ цэнэ. Менделеевийн үечилсэн систем дэх элементүүдийн байрлалтай холбоотой байдаг. I. p. Тэд болор химийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг (Болор хими-г үзнэ үү), янз бүрийн нэгдлүүдийн талстуудын бүтцийн зүй тогтлыг илрүүлэх, геохимийн үйл явц дахь ион орлуулах үзэгдлийг судлахдаа геохими (Геохимийг үзнэ үү) гэх мэт.
I. p.-ийн утгын хэд хэдэн системийг санал болгосон. Эдгээр системүүд нь ихэвчлэн дараах ажиглалт дээр суурилдаг: AX ба BX найрлагатай ионы талстууд дахь цөмийн хоорондын зай A - X ба B - X хоорондын ялгаа, A ба B нь металл, X нь металл бус бөгөөд энэ үед бараг өөрчлөгддөггүй. Хэрэв харьцуулсан давс дахь ижил төстэй ионуудын координацын тоо ижил байвал X-ийг үүнтэй төстэй өөр металл бус металлаар солино (жишээлбэл, хлорыг бромоор солих үед). Үүнээс үзэхэд I. p. нэмэлт шинж чанарыг эзэмшдэг, өөрөөр хэлбэл туршилтаар тодорхойлсон цөмийн хоорондын зайг ионуудын харгалзах "радиус" -ын нийлбэр гэж үзэж болно. Энэ нийлбэрийг нэр томъёонд хуваах нь үргэлж их бага дурын таамаглал дээр суурилдаг. Янз бүрийн зохиогчдын санал болгож буй I.R. системүүд нь янз бүрийн анхны таамаглалыг ашиглахдаа үндсэндээ ялгаатай байдаг.
Хүснэгтэнд исэлдүүлэгч тооны янз бүрийн утгуудад харгалзах I. p. (Валенцийг үзнэ үү) өгөгдсөн. Түүний утга нь +1-ээс ялгаатай үед исэлдэлтийн тоо нь атомын иончлолын бодит зэрэгтэй тохирохгүй, I. p. Бонд нь ихэвчлэн ковалент шинж чанартай байж болох тул илүү уламжлалт утгыг олж авдаг. I. p-ийн үнэ цэнэ. (Å-д) зарим элементийн хувьд (Н.В. Белов, Г.Б.Бокий нарын дагуу): 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, La.
В.Л. Киреев.
- - амьд эсийн мембраны супрамолекулын систем ба түүний органеллууд нь липопротеины шинж чанартай бөгөөд сонгомол шинж чанартай байдаг. задлах. мембранаар дамжин ионууд. Naib, Na +, K +, Ca2 + ионуудын суваг өргөн тархсан ...
- - биолд баригдсан молекулын бүтэц. мембранууд ба ионуудыг илүү өндөр электрохимид шилжүүлэх. боломжит ...
Биологийн нэвтэрхий толь бичиг
- - молекул ба талст дахь атом хоорондын зайг ойролцоогоор тооцоолох боломжийг олгодог атомын шинж чанарууд ...
Физик нэвтэрхий толь бичиг
- - молекул ба талст дахь атом хоорондын зайг ойролцоогоор тооцоолох боломжийг олгодог атомын үр дүнтэй шинж чанарууд ...
Химийн нэвтэрхий толь бичиг
- - талст. in-va, to-ryh-д тоосонцор хоорондын наалдац нь голчлон холбоотой. ионы холбоо ...
Химийн нэвтэрхий толь бичиг
- - цахилгаан статикаар бэхлэгдсэн эсрэг цэнэгтэй хоёр ионоос бүрдэнэ. хүч, дисперс, ион-диполь эсвэл бусад харилцан үйлчлэл ...
Химийн нэвтэрхий толь бичиг
- - Атомын радиусыг үзнэ үү ...
Химийн нэвтэрхий толь бичиг
- - Атомын радиусыг үзнэ үү ...
Химийн нэвтэрхий толь бичиг
- - ионы төхөөрөмж нь хий ялгаруулах төхөөрөмжтэй адил ...
Технологийн нэвтэрхий толь бичиг
- - 1966 онд Лебедевийн санал болгосон атомын хэмжээсийн систем ...
Геологийн нэвтэрхий толь бичиг
- - хий ялгаруулах төхөөрөмжтэй адил ...
Том нэвтэрхий толь бичиг Политехникийн толь бичиг
- - бодис дахь атом хоорондын зайг ойролцоогоор тооцоолох боломжийг олгодог атомын шинж чанар ...
- - хэсгүүдийн наалдац нь голчлон ионы улмаас үүсдэг талстууд химийн холбоо... I. to. Нэг болон олон атомт ионуудаас бүрдэж болно ...
Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг
- - ионы талст дахь цөмийн хоорондын зайг ойролцоогоор тооцоолоход ашигладаг ионуудын нөхцөлт шинж чанарууд ...
Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг
- - молекул ба талст дахь атом хоорондын зайг ойролцоогоор тооцоолох боломжийг олгодог шинж чанарууд. Рентген туяаны бүтцийн шинжилгээний өгөгдлөөс голчлон тодорхойлсон ...
- - ионы талст дахь катион ба анионуудын цөм хоорондын зайны шинж чанар ...
Том нэвтэрхий толь бичиг
Номон дээрх "Ионы радиус"
Лити-ион батерейнууд
Тосгон дахь иргэн асан номноос. Хамгийн сайн жорхотын захын амьдралын төлөө Зохиогч Андрей КашкаровЛити-ион батерей Лити-ион (Li-Ion) батерей нь бага температурт сайн ажилладаг. Ихэнх үйлдвэрлэгчид энэ төрлийн батерейг -20 хэм хүртэл хэмждэг бол бага ачаалалтай үед батерей нь хүчин чадлынхаа 70 хүртэлх хувийг өгөх чадвартай байдаг.
A3.4. Лити-ион зөөврийн компьютерын батерейг хэрхэн хадгалах вэ. Хэд хэдэн зөвлөмж
Орчин үеийн орон сууцны сантехникч, барилгачин, цахилгаанчин номноос Зохиогч Кашкаров Андрей ПетровичA3.4. Лити-ион зөөврийн компьютерын батерейг хэрхэн хадгалах вэ. Цөөн хэдэн зөвлөмжүүд Батерейг агаарын хэвийн чийгшилтэй + 15 хэмээс + 35 хэмийн температурт цэнэглэж хадгалах ёстой; Цаг хугацаа өнгөрөхөд зай нь тусад нь хадгалагдсан байсан ч бага зэрэг өөрөө цэнэггүй болдог
Атомын радиус
Том номноос Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг(AT) зохиогч TSBИоны талстууд
TSBИоны төхөөрөмж
Зохиогчийн Их Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг (IO) номноос TSBИоны радиус
Зохиогчийн Их Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг (IO) номноос TSB2.4.1. Лити-ион батерейнууд
Зохиогчийн номноос2.4.1. Лити ион батерейнууд Лити ион батерейнууд төхөөрөмжийн зах зээлд байр сууриа олж авдаг хөдөлгөөнт холбоо... Энэ нь цахилгаан эрчим хүчний өндөр нягтрал (ижил хэмжээтэй NiCd батерейгаас хоёр дахин том, тиймээс хоёр дахин бага) зэрэг давуу талуудтай холбоотой юм.
Ион ба лазер систем
"Асуулт ба хариулт дахь цахилгаан суурилуулалтын дүрэм" номноос [Мэдлэгийг шалгах, судлахад бэлтгэх гарын авлага] Зохиогч Красник Валентин ВикторовичИон ба лазер суурилуулалт Асуулт. Ион болон лазерын суурилуулалтыг хэрхэн зохион байгуулж, байрлуулах ёстой вэ? Тэдгээрийг угсарч, тэдгээрийн бүрэлдэхүүнд багтсан блокуудыг тэдгээрийн хяналт, хэмжих хэлхээний дуу чимээний дархлааг хангах арга хэмжээг харгалзан байрлуулах ёстой.
Лити-ион (Li-Ion) батерей
Эрчим хүчний эх сурвалж ба номноос цэнэглэх төхөөрөмжЗохиогчЛити-ион (Li-Ion) батерей Лити нь хамгийн хөнгөн металл боловч үүнтэй зэрэгцэн цахилгаан химийн сөрөг хүчин чадалтай. Үүнээс үүдэн лити нь онолын хувьд хамгийн өндөр үзүүлэлтээр тодорхойлогддог цахилгаан эрчим хүч... Хоёрдогч эх сурвалжууд
n-ийн доороос хойш. цагт. Ионы холбоо бүхий молекулуудыг ажиглахад хэцүү байдаг бөгөөд үүнтэй зэрэгцэн ионы талст үүсгэдэг олон тооны нэгдлүүд мэдэгдэж байгаа тул ионы радиусуудын тухай ярихад эдгээр нь бараг үргэлж талст дахь ионуудын радиус юм. Кристал дахь цөмийн хоорондын зайг 20-р зууны эхэн үеэс рентген туяаны дифракцын тусламжтайгаар хэмжиж ирсэн бөгөөд одоо энэ нь үнэн зөв, ердийн арга болж, асар их хэмжээний найдвартай мэдээлэл байдаг. Гэхдээ ионы радиусыг тодорхойлохдоо коваленттай ижил асуудал гарч ирдэг: хөрш зэргэлдээх катион ба анионуудын хоорондох цөмийн зайг хэрхэн хуваах вэ?
Тиймээс дор хаяж нэг ионы хувьд бие даасан, ихэвчлэн тооцоолсон ионы радиусын утгыг ашиглах шаардлагатай. Эдгээр тооцоололд үндэслэсэн таамаглалууд нь ерөнхийдөө сайн үндэслэлтэй байдаг. Тиймээс Полингийн ионы цацрагийн түгээмэл системд R K + = 1.33 Å ба R C l - = 1.81 Å утгуудыг ашигладаг.
Хүснэгт 18
Ионы радиус, Å
Анхаарна уу.Холшмидт (G) ба Паулинг (P) -ийн дагуу ионы радиусын утгууд - Cotton F., Wilkinson J., Орчин үеийн органик бус хими; Shannon-Pruitt (III) дагуу - М.Х.Карапетянц, С.И.Дракины сурах бичгээс.
Үр дүнтэй радиус, түүний дотор ионы нэлээн олон тооны системүүд (масштабууд) мэдэгдэж байна. Эдгээр хэмжүүр нь зарим анхны таамаглалд ялгаатай байдаг. Удаан хугацааны туршид Голдшмидт ба Полингийн хэмжүүр нь болор хими, геохими зэрэгт алдартай байсан. Боки, Инголд, Мелвин-Хьюз, Слэйтер болон бусад хүмүүсийн масштабыг мэддэг. В сүүлийн үедфизикч Шеннон, Прюит (1969) нарын санал болгосон ионуудын хоорондох хилийг ионуудын төвүүдийг холбосон шугам дээрх хамгийн бага электрон нягтын цэг гэж үздэг масштаб өргөн тархсан. Хүснэгт 18-д гурван өөр масштабаар хэд хэдэн ионы радиусын утгыг харуулав.
Үр дүнтэй ионы радиусыг ашиглахдаа эдгээр утгуудын уламжлалт байдлыг ойлгох хэрэгтэй. Тиймээс, эгнээний радиусыг харьцуулахдаа радиусын утгыг аль нэг масштабаар ашиглах нь мэдээжийн хэрэг бөгөөд өөр өөр масштабаас өөр өөр ионуудад авсан утгыг харьцуулах нь огт буруу юм.
Үр дүнтэй радиус нь зохицуулалтын тооноос хамаардаг, үүнд цэвэр геометрийн шалтгаанууд орно. Хүснэгтэнд өгөгдсөн. 18 өгөгдөл нь NaCl төрлийн, өөрөөр хэлбэл CN = 6-тай болор бүтцийг хэлдэг. Геометрийн улмаас CN 12, 8, 4-тэй ионуудын радиусыг тодорхойлохын тулд тэдгээрийг 1.12, 1.03-аар үржүүлэх шаардлагатай. , болон 0.94 тус тус. Ижил нэгдлийн хувьд ч гэсэн (полиморф шилжилттэй) атом хоорондын зайн бодит өөрчлөлт нь геометрийн хувь нэмэрээс гадна бондын шинж чанарын өөрчлөлттэй холбоотой өөрчлөлтийг багтаана гэдгийг санах нь зүйтэй. Энэ нь "химийн хувь нэмэр" юм. Мэдээжийн хэрэг, энэ хувь нэмрийг катион ба анион болгон хуваах асуудал дахин гарч ирнэ. Гэхдээ эдгээр өөрчлөлтүүд нь ихэвчлэн ач холбогдолгүй байдаг (ионы холбоо хэвээр байвал).
PS-ийн дагуух радиусын өөрчлөлтийг зохицуулах үндсэн хуулиудыг Sec-д хэлэлцсэн. Орбитын хувьд 2.4, ковалент радиусын хувьд түүнээс дээш нь ионы хувьд мөн хүчинтэй. Гэсэн хэдий ч 18-р хүснэгтээс харахад үр дүнтэй ионы радиусын тодорхой утгууд ихээхэн ялгаатай байж болно. Шэннон-Пруитийн хожмын бөгөөд магадгүй илүү бодитой системийн дагуу катионы радиус нь дүрмээр бол том, анионы радиус нь уламжлалт утгаасаа бага байдаг (хэдийгээр изоэлектроник катионууд хамаагүй бага хэвээр байна) гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. ” анионоос илүү).
Ионы хэмжээ нь гадны электронуудыг цөмд татах хүчээр тодорхойлогддог бол скрининг хийсний үр дүнд цөмийн үр дүнтэй цэнэг жинхэнэ цэнэгээс бага байна (2.2.2-ыг үзнэ үү). Иймээс катионуудын тойрог замын радиусууд нь үүссэн саармаг атомуудаас бага, анионууд нь том байдаг. Хүснэгт 19-д саармаг атом ба ионуудын тойрог замын радиусыг Голдшмидтын дагуу үр дүнтэй ионы радиустай харьцуулсан (Я. Угайн сурах бичгээс). Хүснэгтэд жагсаасан атомуудын хувьд катион үүсэх явцад гаднах давхаргын бүх электронууд салж, давхаргын тоо багасдаг тул атом ба ионы тойрог замын радиусын ялгаа нь катионуудын хувьд анионуудаас хамаагүй их байдаг. нэгээр. Энэ нөхцөл байдал нь бусад олон (бүгд биш ч) нийтлэг катионуудын хувьд ердийн зүйл юм. Жишээлбэл, F анион үүсэх үед электрон давхаргын тоо өөрчлөгдөхгүй бөгөөд радиус нь бараг нэмэгдэхгүй.
Хүснэгт 19
Орбитын болон үр дүнтэй радиусуудын харьцуулалт
Хэдийгээр тойрог замын болон үр дүнтэй радиус гэсэн хоёр уламжлалт утгыг харьцуулах нь хоёр дахин нөхцөлтэй боловч үр дүнтэй ионы радиусууд (ашигласан масштабаас үл хамааран) ионуудын тойрог замын радиусаас хэд дахин их байдаг нь сонирхолтой юм. Бодит ионы талст дахь бөөмсийн төлөв нь харилцан үйлчлэлгүй чөлөөт ионуудаас эрс ялгаатай байдаг нь ойлгомжтой: талстуудад ион бүр хүрээлэгдсэн бөгөөд зургаагаас найм (дор хаяж дөрөв) эсрэг ионуудтай харилцан үйлчилдэг. Чөлөөт давхар цэнэглэгдсэн (түүнээс илүү үржүүлж цэнэглэгдсэн) анионууд огт байдаггүй, үржүүлсэн цэнэгтэй анионуудын төлөвийг 2-р хэсэгт авч үзэх болно. 5.2.
Ионы эерэг цэнэг (R Mg 2+) нэмэгдэхийн хэрээр изоэлектроник бөөмсийн цувралд үр дүнтэй ионы радиус буурна.< R Na + < R F - и т. п.), как и орбитальные радиусы (разумеется, сравнение корректно в пределах одной и той же шкалы).
Эрхэм хийн электрон тохиргоотой ионуудын радиус нь гадна давхаргад d- эсвэл f-электронтой ионуудынхаас хамаагүй том байдаг. Жишээлбэл, K + -ийн радиус (Голдшмидтийн масштабаар) 1.33 Å, мөн 4-р үеийн Cu + нь 0.96 Å; Ca 2+ ба Cu 2+-ийн хувьд ялгаа нь 0.99 ба 0.72 Å, Rb + ба Ag + 1.47 ба 1.13 Å, гэх мэт. Үүний шалтгаан нь s ба p элементээс d элемент рүү шилжих үед электрон давхаргын тоо хадгалагдахын зэрэгцээ цөмийн цэнэг мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, цөмд электронуудын таталцал нэмэгддэг. Энэ эффект гэж нэрлэгддэг d - шахалт ; гэж нэрлэдэг f-элементүүдийн хувьд энэ нь хамгийн тод илэрдэг лантаноидын шахалт : ионы радиус нь лантанидын гэр бүлийнхэнд Ce 3+-ийн хувьд 1.15 Å-аас Lu 3+-ийн хувьд 1.00 Å болж буурдаг (Шаннон – Прюитийн хуваарь). Sec-д аль хэдийн дурдсанчлан. 4.2, радиусын бууралт нь илүү их туйлшрах нөлөө, бага туйлшралд хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч 18 электрон бүрхүүлтэй ионууд (Zn 2+, Cd 2+, Hg 2+, Ag + гэх мэт) нь язгуур хийн бүрхүүлтэй ионуудтай харьцуулахад туйлшрах чадвар өндөр байдаг. Хэрэв үнэт хийн бүрхүүлтэй талстуудад (NaF, MgCl 2 гэх мэт) туйлшрал нь голчлон нэг талт (катионуудын нөлөөн дор анионууд туйлширдаг) байвал 18 электроны хувьд туйлшралын улмаас нэмэлт туйлшралын эффект үүсдэг. катионууд нь анионоор дамждаг бөгөөд энэ нь тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийг нэмэгдүүлэх, холбоог бэхжүүлэх, атом хоорондын зайг багасгахад хүргэдэг. Жишээлбэл, Ag +-ийн Шеннон – Пруитт ионы радиус нь 1.29 Å бөгөөд энэ нь Na + ба K +-ийн хувьд 1.16 ба 1.52 Å-тэй харьцуулж болно. Гэхдээ нэмэлт туйлшралын нөлөөгөөр AgCl (2.77 Å) дахь атом хоорондын зай нь NaCl (2.81 Å) -ээс бага байна. (Энэ нөлөөг арай өөр байр сууринаас тайлбарлаж болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй - AgCl-ийн бонд дахь ковалент хувь нэмэр нэмэгдсэн, гэхдээ ерөнхийдөө энэ нь нэг юм.)
Бодит бодисуудад 3 нэгжээс илүү цэнэгтэй нэг атомт ион байдаггүй гэдгийг дахин сануулъя. SGSE; Уран зохиолд өгөгдсөн тэдгээрийн радиусын бүх утгыг тооцоолсон болно. Жишээлбэл, КСlО 4 дэх хлорын үр дүнтэй радиус (+7) нь ковалент радиусын утгатай ойролцоо (ихэнх масштабаар 0.99) бөгөөд ионыхоос хамаагүй том (Bokii-ийн дагуу R С l 7+ = 0.26 Å, Инголдын дагуу 0.49 Å) ...
Бодисуудад чөлөөт протон H + байдаггүй бөгөөд туйлшрах нөлөө нь маш жижиг хэмжээтэй тул асар их байх болно. Тиймээс протон нь үргэлж зарим молекул дээр байрладаг - жишээлбэл, усан дээр "хэвийн" хэмжээтэй олон атомт ион H 3 O + үүсгэдэг.