Ορισμός και τάση ομοιοπολικής ακτίνας

Η ομοιοπολική ακτίνα είναι η μισή απόσταση μεταξύ δύο ατόμων που μοιράζονται έναν ομοιοπολικό δεσμό. Συνήθως, βλέπετε ομοιοπολική ακτίνα σε μονάδες πικομέτρων (pm) ή angstroms (Å), όπου 1 Å =100 pm. Για παράδειγμα, η μέση ομοιοπολική ακτίνα για το υδρογόνο είναι 31 pm και η μέση ομοιοπολική ακτίνα νέον είναι 58 pm.

Γιατί υπάρχουν διαφορετικοί αριθμοί;

Όταν κοιτάζετε έναν πίνακα τιμών ομοιοπολικής ακτίνας, οι αριθμοί του μπορεί να διαφέρουν από αυτούς που βρίσκονται σε άλλον πίνακα. Αυτό συμβαίνει επειδή υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι αναφοράς της ομοιοπολικής ακτίνας.

Στην πραγματικότητα, η ομοιοπολική ακτίνα εξαρτάται από τον υβριδισμό ενός ατόμου, τη φύση των δύο ατόμων που μοιράζονται έναν ομοιοπολικό δεσμό και από το χημικό περιβάλλον που περιβάλλει τα άτομα. Για παράδειγμα, η ομοιοπολική ακτίνα άνθρακα είναι 76 pm για τον sp, 73 pm για τον υβριδισμό sp και 69 pm για τον υβριδισμό sp.

Επίσης, η ομοιοπολική ακτίνα εξαρτάται από το αν το άτομο σχηματίζει έναν απλό, διπλό ή τριπλό δεσμό. Γενικά, ένας απλός δεσμός είναι μακρύτερος από έναν διπλό δεσμό, ο οποίος είναι μεγαλύτερος από έναν τριπλό δεσμό.

Ένας δεδομένος πίνακας μπορεί να γενικεύει δεδομένα ή διαφορετικά να προσφέρει τιμές με βάση πολύ συγκεκριμένες συνθήκες. Οι πίνακες που αναφέρουν μια μέση τιμή συνήθως συνδυάζουν δεδομένα για ομοιοπολικούς δεσμούς που σχηματίζει ένα άτομο σε πολλές διαφορετικές ενώσεις. Μερικοί πίνακες αναφέρουν την ομοιοπολική ακτίνα για έναν ομοπυρηνικό ομοιοπολικό δεσμό. Για παράδειγμα, αυτή είναι η ομοιοπολική ακτίνα για το H₂ ή O₂ . Χρησιμοποιήστε είτε την εξιδανικευμένη (υπολογισμένη) είτε την εμπειρική μέση ομοιοπολική ακτίνα για ένα άτομο για μέγιστη δυνατότητα μεταφοράς.

Πώς μετράται η ομοιοπολική ακτίνα

Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι μέτρησης της ομοιοπολικής ακτίνας είναι η περίθλαση ακτίνων Χ και η περιστροφική φασματοσκοπία. Η περίθλαση νετρονίων των μοριακών κρυστάλλων είναι μια άλλη μέθοδος.

Τάση ομοιοπολικής ακτίνας στον περιοδικό πίνακα

Η ομοιοπολική ακτίνα εμφανίζει μια τάση περιοδικού πίνακα.

• Κινούμενοι από αριστερά προς τα δεξιά σε μια περίοδο, η ομοιοπολική ακτίνα μειώνεται.
• Μετακινώντας από πάνω προς τα κάτω μια ομάδα, η ομοιοπολική ακτίνα αυξάνεται.

Η ομοιοπολική ακτίνα μειώνεται κινούμενος από αριστερά προς τα δεξιά σε μια σειρά ή περίοδο, επειδή τα άτομα αποκτούν περισσότερα πρωτόνια στον πυρήνα τους και ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους περίβλημα. Η προσθήκη περισσότερων πρωτονίων αυξάνει την ελκυστική έλξη σε αυτά τα ηλεκτρόνια, έλκοντάς τα πιο σφιχτά.

Η ομοιοπολική ακτίνα αυξάνεται κινούμενος προς τα κάτω σε μια στήλη ή μια ομάδα περιοδικού πίνακα. Αυτό συμβαίνει επειδή η αύξηση των επιπέδων ενέργειας του εσωτερικού ηλεκτρονίου θωρακίζει τα εξωτερικά ηλεκτρόνια από το θετικό πυρηνικό φορτίο. Έτσι, τα ηλεκτρόνια έλκονται λιγότερο από τον πυρήνα και αυξάνουν την απόστασή τους από αυτόν.

Ομοιοπολική ακτίνα έναντι ατομικής ακτίνας και ιονικής ακτίνας

Η ομοιοπολική ακτίνα, η ατομική ακτίνα και η ιοντική ακτίνα είναι τρεις τρόποι μέτρησης των μεγεθών των ατόμων και της σφαίρας επιρροής τους. Η ατομική ακτίνα είναι το ήμισυ της απόστασης μεταξύ των πυρήνων των ατόμων που μόλις αγγίζουν ο ένας τον άλλον, όπου «άγγιγμα» σημαίνει ότι τα εξωτερικά κελύφη των ηλεκτρονίων τους βρίσκονται σε επαφή. Η ιοντική ακτίνα είναι η μισή απόσταση μεταξύ δύο ατόμων που αγγίζουν το ένα το άλλο που μοιράζονται έναν ιοντικό δεσμό σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα.

Και οι τρεις μετρήσεις ατομικού μεγέθους ακολουθούν μια τάση περιοδικού πίνακα, όπου η ακτίνα γενικά αυξάνεται σε μέγεθος μετακινούμενος προς τα κάτω από μια ομάδα στοιχείων και μειώνεται σε μέγεθος που κινείται από αριστερά προς τα δεξιά σε μια περίοδο. Ωστόσο, η ομοιοπολική ακτίνα και η ιοντική ακτίνα συχνά έχουν διαφορετικά μεγέθη από την ατομική ακτίνα.

Η μεγαλύτερη και η μικρότερη ομοιοπολική ακτίνα

Το στοιχείο με τη μικρότερη ομοιοπολική ακτίνα είναι το υδρογόνο (32 μ.μ.). Το άτομο με τη μεγαλύτερη ομοιοπολική ακτίνα είναι το φράγκιο (223 μ.μ. όταν σχηματίζει έναν απλό δεσμό). Βασικά, αυτός είναι ένας άλλος τρόπος να πούμε ότι το υδρογόνο είναι το μικρότερο άτομο και το φράγκιο είναι το μεγαλύτερο άτομο.

Περιοδικός πίνακας ομοιοπολικής ακτίνας

Αυτός ο περιοδικός πίνακας ομοιοπολικής ακτίνας απεικονίζει την τάση του περιοδικού πίνακα. Ο πίνακας είναι διαθέσιμος ως PDF για λήψη και εκτύπωση.

Αναφορές

• Allen, F. H.; Kennard, Ο.; Watson, D. G.; Brammer, L.; Orpen, A. G.; Taylor, R. (1987). «Πίνακας μηκών δεσμών που προσδιορίζονται με περίθλαση ακτίνων Χ και νετρονίων». J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 (12):S1–S19. doi:10.1039/P298700000S1
• Cordero, B.; Gómez, V.; et al. (2008). «Επανεξετάστηκαν ομοιοπολικές ακτίνες». Συναλλαγές Dalton . 21:2832-2838. doi:10.1039/B801115J
• Pyykkö, P.; Atsumi, M. (2009). «Μοριακές Ομοιοπολικές Ακτίνες Μονού Δεσμού για Στοιχεία 1-118». Chemistry:A European Journal . 15 (1):186–197. doi:10.1002/chem.200800987
• Sanderson, R. T. (1983). «Ηλεκτραρνητικότητα και ενέργεια δεσμών». Journal of the American Chemical Society . 105 (8):2259–2261. doi:10.1021/ja00346a026