نگاه کلی
بسیاری از خواص ویژه اتمها از جمله شعاع اتمی با مطالعه موقعیت اتمها در
جدول تناوبی قابل توضیح هستند. اندازه یک اتم ، مفهومی نسبتا نامشخص می‌باشد. زیرا
ابر الکترونی اطراف هسته مرز مشخصی ندارد. اما می‌توان کمیتی را به نام
شعاع اتمی تعریف و اندازه‌گیری کرد. فرض بر این است که در مواد
عنصری ، اتمهای نزدیک به هم را مماس در نظر گرفته و شعاع اتمی را نصف فاصله میان دو هسته مجاور در نظر می‌گیرند.
بطور کلی در جدول تناوبی شعاع اتمی از چپ به راست (در یک دوره) کاهش یافته و برعکس از بالا به پائین در یک گروه معین افزایش می‌یابد. اتمها با از دست دادن یا گرفتن
الکترون تبدیل به
کاتیون یا آنیون می‌شوند. یونهای منفی همیشه از اتمهای خود بزرگترند، در حالی‌که اندازه یونهای مثبت همیشه کوچکتر از اتمهای اولیه است.
اندازه گیری شعاع اتمی (شعاع کووالانسی)
تعیین اندازه یک
اتم ، مسئله مشکلی می‌باشد. اگر اتم بصورت یک کره فرض شود، شعاع اتمی را باید فاصله بین مرکز هسته و دورترین مکانی که احتمال یافتن الکترون در آن وجود دارد، در نظر گرفت ولی تراکم
ابر الکترونی در اتمها متغیر می‌باشد و احتمال یافتن الکترون تا بی‌نهایت وجود دارد. از این‌رو جدا کردن یک اتم تنها و اندازه‌گیری آن غیر ممکن می‌باشد.
برای اندازه گیری شعاع اتم ، اندازه گیری فاصله بین هسته‌های دو اتم که باهم
پیوند کووالانسی تشکیل داده‌اند امکان‌پذیر می‌باشد. با تقسیم کردن طول پیوند بر 2 ، شعاع اتمی که
شعاع کووالانسی هم نامیده می‌شود بدست می‌آید.
بعنوان مثال طول پیوند Cl- Cl برابر با
می‌باشد که با نصف کردن آن ، شعاع اتمی
کلر بدست می‌آید. (
) اگر شعاع اتمی کلر از طول پیوندی که کلر با اتم دیگری مثل
کربن ایجاد کرده است، کم شود شعاع اتمی کربن بدست می‌آید. البته استفاده از این روش نارسایی‌هایی هم بهمراه دارد، زیرا شعاع اتمی موثر یک
عنصر در پیوند با اتمهای مختلف ممکن است متفاوت باشد. ولی بطور کلی این روش برای تعیین روال تغییرات اندازه اتمی روش مفیدی می‌باشد.
شعاع یونی
هرگاه
الکترونگاتیوی اتمهایی که در پیوند شرکت دارند، تفاوت زیادی با هم داشته باشد، بین آنها
انتقال الکترون برای یونهای با بار مخالف صورت می‌گیرد. معمولا از ترکیب یک
فلز با
انرژی یونش پائین و یک نافلز با الکترونگاتیوی بالا ،
پیوند یونی تشکیل می‌شود. تهیه نمونه‌ای از یک
ماده تشکیل شده از یک نوع یون برای تعیین شعاع یونی کاری بس دشوار است.
اما با مطالعه
پراش اشعه ایکس می‌توان فاصله مراکز یونهای مماس با یکدیگر را بدست آورد. البته تعیین سهم هر یک از یونها در این طول پیوند (یعنی شعاع هر یک از یونها) آسان نیست. در
بلورهای یونی ، برخلاف مولکول‌های کووالانسی که از نصف کردن طول پیوند دو اتم یکسان ، شعاع کووالانسی بدست می‌آید اندازه یونهای مثبت و منفی متفاوت می‌باشد و تقسیم فاصله دو
یون بطور مساوی نمی‌تواند صحیح باشد.
روش تعیین شعاع یونی
برای حل این مساله می‌توان ترکیبی مثل لیتیم یدید را در نظر گرفت که اندازه کاتیون خیلی کوچک و اندازه آنیون خیلی بزرگ می‌باشد. در این صورت فرض می‌شود که یونهای
ید با یکدیگر مماس هستند و از تقسیم فاصله بین دو آنیون یدید بر دو شعاع یون یدید بدست می‌آید، البته این روش نمی‌تواند برای تقسیم فاصله بین دو آنیون در بلورهای معمولی بکار رود. زیرا در این ترکیبات ، آنیونها باهم در تماس نمی‌باشند.
اما با معلوم شدن شعاع یون یدید می‌توان شعاعهای کاتیونی را با در دست داشتن
فواصل بین هسته‌ای مشاهده شده برای ترکیباتی مثل
که به خاطر بزرگ بودن کاتیونها ، آنیونها با هم در تماس نیستند، بدست آورد و از شعاعهای R
می‌توان شعاعهای
و … را تعیین کرد.
مباحث مرتبط با عنوان
