Atomový poloměr
Atom nemá ostrý vnější povrch, takže atomový poloměr není jediná přesná vzdálenost od jádra k „okraji“. Jde o veličinu odvozenou z měření nebo modelu a její hodnota závisí na vazbě a uspořádání atomů.
Několik správných definic
Kovalentní poloměr se odvozuje z vzdálenosti jader v kovalentní vazbě, kovový z vzdáleností sousedů v kovové mřížce a van der Waalsův z nekovalentních kontaktů.
Dvě tabulky proto mohou uvádět různá čísla bez skutečného rozporu. Nejdříve je nutné ověřit definici a porovnávat hodnoty získané stejnou metodou.
Trend napříč periodou
Směrem doprava roste Z, zatímco valenční elektrony zůstávají převážně ve stejné hlavní slupce. Stínění uvnitř této slupky je neúplné, takže Z_eff roste a valenční oblak se stahuje.
Obecně proto poloměr napříč periodou klesá. V d bloku je změna mírnější, protože přidávané d elektrony část rostoucího náboje odstíní.
Porovnejte dva poloměry
Trend dolů skupinou
Přechod do další periody přidá novou obsazenou slupku. Valenční elektron je průměrně dál od jádra a je více stíněn vnitřními elektrony.
Proto Li < Na < K podle velikosti, přestože Z roste. Nová slupka a větší vzdálenost převáží nad samotným nárůstem počtu protonů.
Chemické prostředí mění velikost
Délka vazby a efektivní velikost závisí na vazebném řádu, koordinaci, oxidačním stavu a místní struktuře. Atom v jednoduché vazbě nemusí mít stejný odvozený poloměr jako v násobné vazbě.
Poloměr je tedy užitečný srovnávací parametr, nikoli tvrdá koule, která se beze změny přenáší mezi sloučeninami.
Kde jednoduchý trend potřebuje opravu
Elektrony 4f stíní slabě, takže v lanthanoidech roste efektivní přitažlivost a nastává lanthanoidová kontrakce. Ta ovlivní i následující prvky 5d.
Hafnium je proto velikostí překvapivě blízké zirkoniu. Při předpovědi je nutné spojit počet slupek, stínění a typ zaplňovaných orbitalů.
Proč jedna periodická šipka nestačí
V jednoduchých úlohách pomůže pravidlo „větší dolů a doleva“, ale d blok se mění mírněji a lanthanoidová kontrakce ovlivňuje prvky 5d. Je proto vhodné nejprve určit, které slupky a podslupky se právě zaplňují.
Stejně důležitá je konzistence dat. Porovnání kovalentního poloměru jednoho atomu s van der Waalsovým poloměrem jiného může vytvořit falešný závěr, i když jsou obě hodnoty správné.
Řešené příklady
1. Dvě různé tabulky
Řešení
Van der Waalsův a kovalentní poloměr nejsou přímo srovnatelné jako dvě měření stejné definice.
2. Li a K
Řešení
K má další valenční slupku, proto je větší i přes vyšší Z.
3. Zr a Hf
Řešení
Jejich podobná velikost souvisí s lanthanoidovou kontrakcí.