2.3. Примеры периодического изменения свойств

2.3.1. Атомные и ионные радиусы

Поскольку квантовая механика запрещает точное определение координат частицы, понятия “радиус атома”, “радиус иона” условны. Атомные радиусы подразделяют на радиусы атомов металлов, ковалентные радиусы атомов неметаллов и радиусы атомов благородных газов. Их определяют как половину расстояния между слоями атомов в кристаллах соответствующих простых веществ (рис. 2.1) рентгенографическим или нейтронографическим методами.

Рис. 2.1. К определению понятия “радиус атома”

В общем случае радиус атома зависит не только от природы атомов, но и от характера химической связи между ними, агрегатного состояния, температуры и ряда других факторов. Это обстоятельство лишний раз указывает на относительность понятия “радиус атома”. Атомы не являются несжимаемыми, неподвижно застывшими шариками, они всегда принимают участие во вращательном и колебательном движении. В табл. 2.1 и 2.2 приведены значения радиусов атомов некоторых металлов и ковалентные радиусы атомов неметаллов.

Таблица 2.1

Атомные радиусы некоторых металлов

Металл	ra, пм	Металл	ra, пм
1	2	3	4
Li	155	Rb	248
Be	113	Sr	215
Na	189	Y	181
Mg	160	Zr	160
Al	143	Nb	145
K	236	Mo	139
Ca	197	Tc	136
Sc	164	Ru	134
Ti	146	Rh	134
V	134	Pd	137

Продолжение таблицы 2.1

1	2	3	4
Cr	127	Ag	144
Mu	130	Cd	156
Fe	126	In	166
Co	125	Cs	268
Ni	124	Ba	221
Cu	128	La	187
Zn	139	Hf	159

Таблица 2.2

Ковалентные радиусы атомов неметаллов

Элемент	ra, пм	Элемент	ra, пм
H	37	S	102
B	80	Cl	99
C	77	Ge	115
N	55	As	125
O	60	Se	116
F	71	Br	114
Si	118	Te	135
P	95	I	133

Радиусы атомов благородных газов значительно больше радиусов атомов неметаллов соответствующих периодов (табл. 2.2), поскольку в кристаллах благородных газов межатомное взаимодействие очень слабое.

Газ He Ne Ar Kr Xe

r_a, пм 122 160 191 201 220

Шкала ионных радиусов, понятно, не может быть основана на тех же принципах, что шкала атомных радиусов. Более того, строго говоря, ни одна характеристика индивидуального иона не может быть объективно определена. Поэтому существует несколько шкал ионных радиусов, все они относительны, т. е. построены на основе тех или иных допущений. Современная шкала ионных радиусов основана на допущении, что границей между ионами является точка минимума электронной плотности на линии, соединяющей центры ионов. В табл. 2.3 приведены значения радиусов некоторых ионов.

Таблица 2.3

Радиусы некоторых ионов

Ион	riпм	Ион	ri, пм
1	2	3	4
Li+	90	Mn2+	81
Be2+	59	Mn4+	67
B3+	41	Mn7+	60
C4+	30	Fe2+	92
N5+	27	Fe3+	79
O2–	126	Co2+	89
F–	119	Co3+	69
Na+	116	Ni2+	83
Mg2+	86	Cu+	91
Al3+	67	Cu2+	87
Si4+	54	Br–	182
P5+	52	Mo6+	73
S2–	170	Tc7+	70
Cl–	167	Ag+	129