Стр. 65 - Строение атома и химическая связь
Упрощенная HTML-версия
СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
63
2.3. Ионные радиусы и межъядерное расстояние
В простой электростатической модели ионной связи используют понятие
ионных радиусов
. Сумма радиусов соседних катиона и аниона должна равнять-
ся соответствующему межъядерному расстоянию:
r
0
=
r
+
+
r
−
.
При этом остается неясным, где следует провести границу между катио-
ном и анионом, поскольку известно, что чисто ионной связи не существует, так
как всегда имеется некоторое перекрывание электронных облаков.
Для вычисления радиусов ионов используют методы, которые позволяют
определять электронную плотность между двумя атомами. Межъядерное рас-
стояние отсчитывают от точки, где электронная плотность между двумя атома-
ми минимальна (точка пересечения кривых радиальной плотности ионов натрия
и хлора показана на рис. 2.4), до максимума электронной плотности каждого
атома (иона). Схема определения межъядерного расстояния на основе ионных
радиусов приведена на схеме 2.4.
Размеры иона зависят от многих факторов. При постоянном заряде иона с
ростом порядкового номера элемента в периоде ионный радиус уменьшается за
счет роста электростатического притяжения электронов к дру. Это хорошо за-
метно в ряду лантаноидов, где ионные радиусы монотонно меняются от 0,117
для (La
3+
) до 0,100 нм (Lu
3+
) при координационном числе 6.
CI
-
4
πr
2
|
ψ
|
2
d
r
Na
+
r
Cl
r
Na
r
, нм
0,251 нм
Рис. 2.4. Схема определения межъядерного расстояния
В группах элементов ионные радиусы в целом увеличиваются с ростом поряд-
кового номера. Однако для
d
-элементов четвертого и пятого периодов вследствие
лантаноидного сжатия может произойти даже уменьшение ионного радиуса (напри-
мер, от 0,073 у Zr
4+
до 0,072 нм у Hf
4+
при координационном числе 4).
В периоде, в направлении слева-направо, происходит уменьшение ионно-
го радиуса, связанное с усилением притяжения электронов к ядру при одновре-
менном росте заряда ядра и заряда самого иона: 0,116 нм у Na
+
, 0,086 нм у
Mg
2+
, 0,068 нм у Al
3+
(координационное число 6). По этой же причине увеличе-
ние заряда иона приводит к уменьшению ионного радиуса для одного элемен-
та: Fe
2+
- 0.077 нм, Fe
3+
- 0,063 нм, Fe
6+
- 0,039 нм (координационное число 4).
