Большая советсткая энциклопедия Атомные радиусы

Атомные радиусы

Атомные радиусы, характеристики атомов, позволяющие приблизительно оценивать межатомные расстояния в веществах. Согласно квантовой механике, атом не имеет определённых границ, но вероятность найти электрон на данном расстоянии от ядра атома, начиная с некоторого расстояния, весьма быстро убывает. Поэтому можно приближённо приписать атому некоторый размер. Для всех атомов этот размер порядка 10^-8 см, т. е. 1 или 0,1 нм. Опытные данные показывают, что, суммируя для атомов А и В значения величин, называются А. р., во многих случаях удаётся получить значение межатомного расстояния AB в химических соединениях и кристаллах, близкое к истинному. Это свойство межатомных расстояний, называется аддитивностью, оправдывает применение А. р. Последние подразделяются на металлические и ковалентные.

За металлический радиус принимается половина кратчайшего межатомного расстояния в кристаллической структуре элемента-металла. Металлический радиус зависит от числа ближайших соседей атома в структуре (координационного числа К). Если принять А. р. при К = 12 (это значение К чаще всего встречается в металлах) за 100%, то А. р. при К = 8,6 и 4 составят 98,96 и 88% соответственно. А. р. металлов применяют для предсказания возможности образования и анализа строения сплавов и интерметаллических соединений. Так, близость А. р. — необходимое, хотя и недостаточное условие взаимной растворимости металлов по типу замещения: магний (А. р. 1,60 ) в широких пределах образует твёрдые растворы с литием (1,55 ) и практически не образует их с натрием и калием (1,89 и 2,36 ). Аддитивность А. р. позволяет ориентировочно предсказывать параметры решёток интерметаллов (например, для тетрагональной структуры b-AlCr₂, расчёт даёт а = 3,06 , с = 8,60 , соответствующие экспериментальные значения 3,00 и 8,63 ).

Ковалентные радиусы представляют собой половину длины ординарной связи Х — X, где Х — элемент-неметалл. Так, например, в случае галогенов А. р.— это половина межатомного расстояния в молекулах X₂, для серы и селена — в молекулах X₈, для углерода — это половина длины связи в кристаллической структуре алмаза или в молекулах предельных углеводородов. Повышение кратности связи (например, в молекулах бензола, этилена, ацетилена) приводит к уменьшению её длины, что иногда учитывают введением соответствующей поправки. Приблизительно выполняющаяся аддитивность ковалентных радиусов позволяет вычислить их значения и для металлов (из длин ковалентных связей Me — X, где Me — металл). В некоторых исследованиях, сравнивая экспериментально найденные расстояния Me — Х с суммами ковалентных радиусов и ионных радиусов, судят о степени ионности связи. Однако межатомные расстояния Х—Х и Me — Х заметно зависят от валентного состояния атомов. Последнее уменьшает универсальность ковалентных радиусов и ограничивает возможность их применения. О связи А. р. элементов с их положением в периодической системе см. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева.

Лит.: Бокий Г. Б., Кристаллохимия, 2 изд., М., 1960; Жданов Г. С., Физика твердого тела, М., 1962; Китайгородский А. И., Органическая кристаллохимия, М., 1955; Bastiansen О., Тraetteberg M., The nature of bonds between carbon atoms, "Tetrahedron", 1962, v. 17, №3.

П. М. Зоркий.