Атомний радіус
Атом не має твердої поверхні, тому атомний радіус є операційно визначеною величиною. Ковалентний, металевий і ван-дер-ваальсів радіуси описують різні типи відстаней. Вони дають різні числа, але однаково корисні, якщо порівнювати значення одного типу.
Ковалентний радіус
Для двох однакових ковалентно зв’язаних атомів половину між’ядерної відстані можна використати як ковалентний радіус. Значення залежить від порядку зв’язку та середовища.
Ван-дер-ваальсів радіус
Для незв’язаних атомів характерні більші контактні відстані. Вони визначають ван-дер-ваальсів радіуси, важливі для пакування молекул і слабких взаємодій.
Металічний радіус
У кристалі металу радіус пов’язаний з відстанню між сусідніми ядрами в делокалізованому зв’язку. Його не слід змішувати з ковалентними або ван-дер-ваальсів значеннями без пояснення.
Тренд у періоді
Z_eff зростає, а валентні електрони залишаються в тій самій головній оболонці. Сильніше притягання стягує електронну густину, тому атомний радіус зазвичай зменшується.
Тренд у групі
Нова головна оболонка збільшує середню відстань і екранування. Тому вниз групи радіус у загальному випадку зростає.
d/f та лантаноїдне стискання
d- і f-електрони екранують неідеально. Це спричиняє скорочення, через яке деякі важкі атоми менші, ніж передбачає проста схема оболонок.
Радіус і хімія
Розмір впливає на довжину зв’язків, поляризованість та іонізацію, але реактивність не визначається одним радіусом. Орбітальна енергія, заряд і середовище також критично важливі.
Порівнювати однакове
Якщо дві таблиці не збігаються, спочатку перевірте тип радіуса і координацію. Різні визначення можуть бути одночасно правильними, бо електронна густина не має різкої межі.
Чому різні визначення не є суперечністю
Електронна густина не обривається на певній відстані, а поступово спадає. Тому експеримент змушений визначати «розмір» через конкретний тип контакту. Ковалентний зв’язок дозволяє ядрам зблизитися сильніше, ніж незв’язані атоми у ван-дер-ваальсовому контакті. Різні радіуси описують різні фізичні ситуації, а не різні версії одного абсолютного краю атома.
Радіус і тиск
Навіть для одного елемента ефективні міжатомні відстані можуть змінюватися під тиском, бо електронні хмари стискаються і кристалічна структура перебудовується. Це ще раз показує, що радіус не є незмінним «розміром кульки». У високотисковій фізиці зміна відстаней може навіть спричинити фазовий перехід і змінити електропровідність матеріалу.
Вправа
Чому атомний радіус зазвичай зменшується вздовж періоду?
Розв’язання
Z_eff зростає без переходу валентних електронів у нову головну оболонку, тому густина стягується до ядра.