Atómový polomer

Atóm nemá ostrý vonkajší povrch, takže atómový polomer nie je jediná presná vzdialenosť od jadra k „okraju“. Ide o veličinu odvodenú z merania alebo modelu a jej hodnota závisí od väzby a usporiadania atómov.

r = d/2largersmaller

Niekoľko správnych definícií

Kovalentný polomer sa odvodzuje z vzdialenosti jadier v kovalentnej väzbe, kovový zo vzdialeností susedov v kovovej mriežke a van der Waalsov z nekovalentných kontaktov.

Dve tabuľky preto môžu uvádzať odlišné čísla bez skutočného rozporu. Najprv treba overiť definíciu a porovnávať hodnoty získané rovnakou metódou.

Trend naprieč periódou

Smerom doprava rastie Z, kým valenčné elektróny zostávajú prevažne v rovnakej hlavnej vrstve. Tienenie v tejto vrstve je neúplné, takže Z_eff rastie a valenčný oblak sa sťahuje.

Všeobecne preto polomer naprieč periódou klesá. V d bloku je zmena miernejšia, pretože pridávané d elektróny časť rastúceho náboja tienia.

Porovnajte dva polomery

Trend nadol v skupine

Prechod do ďalšej periódy pridá novú obsadenú vrstvu. Valenčný elektrón je priemerne ďalej od jadra a je viac tienený vnútornými elektrónmi.

Preto Li < Na < K podľa veľkosti, hoci Z rastie. Nová vrstva a väčšia vzdialenosť prevážia nad samotným nárastom počtu protónov.

Chemické prostredie mení veľkosť

Dĺžka väzby a efektívna veľkosť závisia od väzbového rádu, koordinácie, oxidačného stavu a miestnej štruktúry. Atóm v jednoduchej väzbe nemusí mať rovnaký odvodený polomer ako v násobnej väzbe.

Polomer je teda užitočný porovnávací parameter, nie tvrdá guľa, ktorá sa bez zmeny prenáša medzi zlúčeninami.

Kde jednoduchý trend potrebuje opravu

Elektróny 4f tienia slabo, takže v lantanoidoch rastie efektívna príťažlivosť a nastáva lantanoidová kontrakcia. Tá ovplyvní aj nasledujúce prvky 5d.

Hafnium je preto veľkosťou prekvapivo blízke zirkóniu. Pri predpovedi treba spájať počet vrstiev, tienenie a typ zapĺňaných orbitálov.

Prečo jedna periodická šípka nestačí

V jednoduchých úlohách pomáha pravidlo „väčší nadol a doľava“, no d blok sa mení miernejšie a lantanoidová kontrakcia ovplyvňuje prvky 5d. Preto je vhodné najprv určiť, ktoré vrstvy a podvrstvy sa práve zapĺňajú.

Rovnako dôležitá je konzistentnosť dát. Porovnanie kovalentného polomeru jedného atómu s van der Waalsovým polomerom iného môže vytvoriť falošný záver, hoci sú obe hodnoty správne.

Vyriešené príklady

1. Dve rôzne tabuľky

Riešenie

Van der Waalsov a kovalentný polomer nie sú dve merania tej istej definície.

2. Li a K

Riešenie

K má ďalšiu valenčnú vrstvu, preto je väčší napriek vyššiemu Z.

3. Zr a Hf

Riešenie

Ich podobná veľkosť súvisí s lantanoidovou kontrakciou.