Эффективные радиусы атомов, Ǻ 1,27 1,39 1,40

Обращают на себя внимание практически совпадающие значения атомных радиусов для молибдена и вольфрама, хотя эти элементы яв­ляются представителями разных периодов Системы. Оказывается, эф­фективные атомные радиусы d -элементов V и VI периодов данной под­группы примерно одинаковы. Обусловлено это тем, что увеличение радиусов в результате возрастания числа электронных слоев при пе­реходе от V к VI периоду компенсируется 4 f -сжатием при заполнении f -оболочки у лантаноидов. Поскольку лантаноиды вклиниваются в самом начале d -элементов VI периода, последующие за ними элементы вставной декады характеризуются аномально низкими величинами эффективных атомных радиусов. 4 f -cжатие лантаноидов называется лантаноидной контракцией.

В последнее время (начиная с 1965 г.) в связи с бурным развитием электронно-вычислительной техники получило определенное распро­странение понятие об орбитальных радиусах атомов. Действительно, за истинный радиус атома условно можно принять геометрическое мес­то точек (относительно ядра) максимума плотности его внешней элект­ронной орбитали. Эти расстояния от ядра до наиболее удаленного от него максимума электронной плотности и представляют собой орбитальные радиусы атомов. Для любого атома может быть толь­ко один орбитальный радиус для нормального состояния и сколь­ко угодно значений орбитального радиуса для возбужденных состоя­ний.

Подобно эффективным радиусам орбитальные радиусы атомов так­же обнаруживают явную периодичность в зависимости от порядкового номера элемента (рис. 7). В пределах каждого периода наибольшим орбитальным радиусом обладает щелочной металл, а наименьшим — атомы благородных газов. В отличие от эффективных радиусов орби­тальные радиусы инертных газов хорошо укладываются в общую закономерность уменьшения размеров атомов по мере увеличения заря­да ядра внутри данного периода.

Рисунок 7. Зависимость орбитальных радиусов атомов от порядкового номера элемента

 

Для металлических элементов характерно удовлетворительное сов­падение значений эффективных и орбитальных радиусов, чего нельзя сказать относительно типических неметаллов. В табл. 4 приведены эффективные и орбитальные радиусы некоторых элементов Периодичес­кой системы. Из самого понятия орбитального радиуса следует, что он ближе к истинному размеру атома, чем эффективный радиус.

В отличие от эффективного орбитальный радиус является характеристикой нейтрального атома или иона и не зависит от природы химической свя­зи и других факторов. Для предсказания межатомных расстояний в молекулах и кристаллах необходимо знание орбитальных радиусов атомов не только в нормальном, но и в возбужденных состояниях.

Таблица 4

Эффективные и орбитальные радиусы некоторых элементов

 

Элемент	rэфф, Ǻ	rорб, Ǻ	Эле­мент	rэфф, Ǻ	rорб, Ǻ	Эле­мент	rэфф, Ǻ	rорб, Ǻ
Li Na К	1, 55 1, 89 2, 36	1, 57 1, 80 2, 16	Ti Zr Hf	1, 46 1, 60 1, 59	1, 48 1, 59 1, 48	s Se	0, 66 1, 02 1, 16	0, 45 0, 85 0, 92

 

Однако даже в настоящее время функционирования мощных компьютеров задача вычисления орбитальных радиусов для возбужденных состоя­ний атомов еще не решена.

По сравнению с возбужденными состояниями легче производится расчет орбитальных радиусов ионов. Для катиона натрия, например, его орбитальный радиус определяется расстоянием от ядра до мак­симума электронной плотности 2 р -электронов, так как у Na⁺ отсутствует 3 s -электрон. Теоретический расчет орбитальных радиусов анионов аналогичен расчету соответствующих радиусов нор­мальных состояний. В таблице 5 приведены орбитальные и эффективные радиусы некоторых ионов и нейтральных атомов.

 

 

Таблица 5