Атомен радиус
Атомният радиус не е единствена пряко измерима твърда граница. Използват се няколко операционни дефиниции, а периодичните тенденции се определят от взаимодействието между ядрен заряд, екраниране и броя на заетите електронни обвивки.
Какво означава радиусът на атома
Електронният облак няма твърда граница, затова атомният радиус е операционна величина. Числената стойност зависи от това от какви измерими разстояния и в какъв модел на свързване е изведена.
Ковалентен радиус
Извежда се от междуядрени разстояния в ковалентни връзки. Полезен е за оценка на дължини на връзки, но кратността на връзката, полярността и химичната среда променят реалното разстояние.
Метален радиус
В металите се извежда от разстоянията между съседни ядра в кристалната решетка. Кристалната структура и координацията са част от експерименталната дефиниция.
Радиус на van der Waals
Описва близък контакт между атоми без ковалентна връзка. Обикновено е по-голям от ковалентния радиус и е важен за опаковането и слабите междумолекулни взаимодействия.
Основна периодична тенденция
В рамките на период валентните електрони се добавят към една и съща главна обвивка, докато ядреният заряд се увеличава. Електроните от една обвивка не екранират напълно, затова ефективният ядрен заряд нараства и облакът обикновено се свива.
През период
От Na към Cl радиусът обикновено намалява поради нарастващия Z_eff. Точната стойност зависи от дефиницията на радиуса, но механизмът за главните групи остава същият.
Надолу по група
Всеки нов период добавя заета електронна обвивка. Външният електрон е по-далеч и по-силно екраниран, затова радиусът обикновено нараства надолу.
Защо реалните данни не следват идеална стрелка
Периодичните тенденции произлизат от конкуриращи се физични механизми, затова различните блокове имат характерни отклонения.
d-блокът се изменя по-плавно
При преходните метали добавяните d електрони променят екранирането, докато ядреният заряд нараства. Затова радиусите често се изменят по-бавно, отколкото в много последователности от p-блока.
Лантанидно свиване
4f електроните екранират относително слабо. През лантанидите ефективното привличане нараства и радиусите се свиват; това обяснява изненадващо близките размери на Zr и Hf.
Дължината на връзката не е сбор от два твърди радиуса
Сборът на ковалентните радиуси е добра първа оценка, но кратните връзки често са по-къси, а хибридизацията, полярността и средата променят разстоянието.
Един елемент може да има няколко полезни радиуса
За един елемент ковалентният, металният и van der Waals радиус са различни. Таблици трябва да се сравняват само при еднаква дефиниция и сходна структурна среда.
Радиусите се извеждат от структурни данни
Рентгенова, неутронна или електронна дифракция дава междуядрени разстояния. От тях чрез последователен структурен модел се извеждат атомни радиуси.
Връзка с други свойства
По-малкият атом често задържа валентните електрони по-силно и това корелира с по-висока йонизационна енергия и електроотрицателност. Радиусът обаче не е единствена причина: всички тези свойства се влияят от ядрен заряд, екраниране и електронни обвивки.
Илюстративният индекс n²/Z_eff показва как по-голяма обвивка увеличава размера, а по-силното ефективно привличане го намалява. Това не е табличен атомен радиус.
Решени задачи
Използвайте физичния механизъм, а не само запаметени периодични стрелки.
Na или Cl
Na или Cl
Решение: В период 3 Cl има по-голям ядрен заряд в същата главна обвивка; екранирането не го компенсира напълно, затова Cl е по-малък.
Li или K
Li или K
Решение: K има допълнителна заета обвивка и по-силно екраниране, затова е значително по-голям от Li.
Две таблици с радиуси
Две таблици с радиуси
Решение: Не сравнявайте директно van der Waals радиус с ковалентен радиус. Първо проверете дефиницията и структурната среда на всяка стойност.