منو
 کاربر Online
1514 کاربر online

انواع شعاع ها و طرز بدست آوردن آنها

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی
(cached)



این مطلب از بخش آموزش وب‌سایت المپیاد شیمی رشد،انتخاب شده که با فرمت pdf نیز در وب‌سایت المپیاد رشدموجود می‌باشد. برای مشاهده این موضوعات در وب‌سایت المپیاد، به آدرس فهرست مطالب شیمی مراجعه کنید. همچنین می‌توانید با کلیک اینجا‌ ، با ویژگی‌های بخش آموزش این وب‌سایت آشنا شوید.


انواع شعاعها و طرز بدست آوردن آنها


احتمال وجود ابر الكتروني با دور شدن از هسته هيچگاه به صفر نمي‌رسد. از اين رو حتي براي يك اتم منفرد نيز، نمي‌توان تعريف روشني از شعاع اتمي ارائه داد. الكترونهاي موجود در محيطهاي شيميايي مختلف، تحت تأثير ميدان اتمهاي مجاور قرار مي‌گيرند و در نتيجه، چگونگي پخش ابر الكتروني الكترونها بستگي به خصوصيات محيط شيميايي آنها خواهد داشت. در اينصورت حتي اگر شعاع اتم منفرد را بتوان تعريف كرد، اين شعاع در نتيجه تركيب اين اتم با اتمهاي مختلف تغيير مي‌كند و در هر تركيبي مقدار آن متفاوت خواهد بود، هر چند كه در اغلب موارد ميزان اين تغيير از تركيبي به تركيب ديگر جزئي است. همان طور كه گفتيم اگر چه شعاع يك اتم منفرد را نمي‌توان مشخص كرد، ولي فاصله بين اتمها (طول پيوندها) بطور تجربي قابل اندازه‌گيري است و شعاعهاي اتمهاي تشكيل دهنده پيوند را مي‌توان با استفاده از اين طول پيوندها محاسبه كرد. بهرحال برحسب اينكه نوع پيوند بين دو اتم كوالانسي يا يوني يا ... باشد مي‌توان شعاعهاي كوالانسي يا يوني يا .... را بدست آورد.


شعاع اتمي


شعاع اتمي (كوالانسي) عناصري را كه در حالت عنصري خود به صورت مولكول دو اتمي هستند و بين دو اتم آنها پيوندكوالانسي يگانه وجود دارد مانند ميتوان با استفاده از طول پيوند كوالانسي كه به طور تجربي قابل اندازه‌گيري است،‌ محاسبه كرد؛ به اين ترتيب كه طول پيوند را به دو تقسيم نموده و شعاع اتمي را بدست آورد. جدول زير شعاعهاي اتمي بعضي از عناصر را كه با استفاده از روش بالا بدست آمده است، نشان مي‌دهد.

مقادير شعاعهاي اتمي كه با استفاده از طول پيوند براي عناصر مختلف بدست آمده است
عنصر طول پيوند (برحسب ) شعاع اتمي،::
142 71
19999
228114
267133
15477



شعاع اتمي عناصري كه به صورت مولكول دو اتمي وجود ندارند يا بين دو اتم آنها پيوند كوالانسي يگانه ايجاد نمي‌شود، با استفاده از روش ديگري تعيين مي‌شود. به عنوان مثال براي بدست آوردن شعاع كوالانسي ازت، شعاع كوالانـسي كربن را كه اسـت، از طـول پيونـد در مـولكول كه است، كم مي‌كنيم و در نتيجه براي شعاع كوالانسي ازت مقدار بدست مي‌آيد.
با در دست داشتن شعاعهاي اتمي مي‌توان طول پيوندهاي مختلف را از طريق محاسبه بدست آورد و با طول پيوندهاي بدست آمده از راه تجربه مقايسه كرد. جدول زير اين مقايسه را در مورد هاليدهاي كربن نشان مي‌دهد.

مقايسه طول پيوندهاي تجربي با طول پيوندهايي كه با استفاده از شعاعهاي اتمي جدول قبل بدست آمده است.
مولكول
پيوند مقدار تجربي طول پيوند مقدار محاسبه شده با استفاده از شعاعهاي اتمي جدول قبل اختلاف
13214816
177 1761
1911910
214211 3

همانطور كه در جدول مشاهده مي‌شود، تطابق بين مقادير تجربي طول پيوند و مقادير محاسبه شده آن در مورد هاليدهاي سنگين‌تر خيلي خوب است ولي در مورد چنين نيست. در بسياري از تركيبات فلوئور مشاهده شده است كه اگر شعاع اتمي فلوئور از مقدار به تصحيح شود،‌ توافق بهتري بين مقادير تجربي طول پيوند و مقادير محاسبه شده بدست خواهد آمد. اين تصحيح كاملاً جنبه نظري داشته و براي نزديكتر كردن نتايج محاسبه شده به نتايج تجربي انجام گرفته است.



شعاعهاي اتمي در مولكولهاي كوالانسي
شعاعهاي اتمي مربوط به پيوندهاي ساده:
29 64 66 70 77 80 89
99 104 110 117 126
114 117121122 126 131
133 137141 140 144 148
151 146 147 148
شعاعهاي اتمي مربوط به پيوندهاي دوگانه:
6262 6771
شعاعهاي اتمي مربوط به پيوندهاي سه‌گانه:
55 6064

به همين ترتيب در مورد اتم هيدروژن در حالي كه مقدار محاسبه شده طول پيوند، است، براي شعاع اتمي هيدروژن مقدار در نظر گرفته مي‌شود. با همين روش مي‌توان شعاعهاي اتمي ساير عناصر را تصحيح كرد و جدول شعاعهاي اتمي را بدست آورد.
از اين جدول براي محاسبه طول پيوند در تركيبات كوالانسي استفاده مي‌شود. بيشتر طول پيوندهايي كه با استفاده از شعاعهاي اتمي جدول قبل محاسبه مي‌شود با اختلافبا طول پيوندهاي تجربي تفاوت دارد. اختلافهاي كوچك (حدود ) قابل گذشت است ولي اختلافهاي بيش از اين مقدار نشان دهنده تأثير عوامل مختلفي است كه بايد به آنها توجه داشت. مثلاً‌ در طول پيوند محاسبه شده () با مقدار تجربي آن () تفاوت زيادي دارد. همچنين در مورد، طول پيوند محاسبه شده است، در حالي كه مقدار تجربي آن است. چون اين كوتاه شدن پيوند، معمولاً در پيوند بين اتمهايي كه اختلاف الكترونگاتيوي آنها خيلي زياد است، رخ مي‌دهد، " شوميكر" و " استيونسن" اين كوتاه شدن را ناشي از يوني شدن نسبي پيوند دانستند. بدين معني كه بين شكل كوالانسي (الف‌) و چهار شكل يوني همانند (ب) در و شكل كوالانسي (ج) و سه شكل يوني همانند (د) در مورد، رزونانس صورت مي‌گيرد.
img/daneshnameh_up/8/8b/mch0099a.jpg
درموردكوتاه شدن طول پيوند ممكن است به دليل دوگانه شدن نسبي پيوند بينو نيز باشد، زيرا داراي يك اوربيتالخالي است و اتمهاي داراي اوربيتالهاي پر هستند. در نتيجه با استفاده از اين اوربيتالها، پيوند دومي بين و بوجود مي‌آيد:
img/daneshnameh_up/2/2b/mch0099b.jpg
در امكان دارد دو گانه شدن پيوند، با استفاده از اوربيتالهاي پر و اوربيتال خالي در كوتاه شدن طول پيوند سهم داشته باشد.
بطور كلي ممكن است رزونانس بين شكل يوني- كوالانسي و چندگانگي پيوند هر دو در كوتاه شدن پيوند سهم عمده‌اي داشته باشند.
تا اينجا درباره چگونگي تعيين شعاع اتمي براي پيوندهاي كوالانسي يگانه بحث كرديم. در پيوندهاي دوگانه و سه‌گانه طول پيوند كوتاهتر مي‌شود ولي با استفاده از مقادير تجربي طول پيوند،‌ مي‌توان شعاع كوالانسي را در اين گونه تركيبات نيز بدست آورد. براي مثال در اتيلن فاصله بين دو كربن برابر است و در استيلن فاصله بين دو كربن برابر است. بنابراين شعاع كوالانسي كربن در پيوند دوگانه برابر و در پيوند سه‌گانه برابر بدست مي‌آيد.


شعاع واندروالس



علاوه بـر شعاعهاي كوالانسي، شعاعهاي وانـدروالس نيز از مشخصات اتمها در تركيبات كوالانسي است. شعاعهاي واندروالس نمايانگر كوتاهترين فاصله ممكن بين اتمهايي است كه بين آنها پيوند شيميايي وجود ندارد. اين فاصله مقداري است كه در آن، نيروهاي جاذبه ضعيف بين اتمها، با نيروي دافعه بين پوسته‌هاي الكتروني، به تعادل رسيده‌اند. شكل زير شعاع غير پيوندي يا شعاع واندروالس را در مورد مولكول نشان مي‌دهد. همانطور كه در شكل مي‌بينيد شعاع واندروالس در اين مورد با تقسيم فاصله بين دو اتم، كه با هم پيوند شيميايي ندارند، بدست مي‌آيد. براي مقايسه، در اين شكل شعاع كوالانسي هم مشخص شده است.
img/daneshnameh_up/e/ee/mch0099c.jpg
نيرويي كه اتمهاي گازهاي نادر را در كنار يكديگر نگه مي‌دارد، نيروهاي ضعيف واندروالس است.
اگر دو اتم گاز نادر يكسان باشند، نصف فاصله بين هسته‌هاي آنها برابر شعاعهاي غيرپيوندي يا واندروالس است. به عنوان مثال گزنون جامد از اتمهاي گزنون تشكيل شده كه فاصله بين آنها است. در نتيجه شعاع واندروالس گزنون برابر مي‌شود.
مقادير شعاعهاي واندروالس در مورد بعضي از اتمها در جدول آمده است.

شعاعهاي واندروالس
135
140150 120
185
190 180
195
200 200
215
220 220


پیوند های خارجی

http://Olympiad.roshd.ir/chemistry/content/pdf/0192.pdf







تعداد بازدید ها: 51128


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..