רדיוס קוולנטי

בכימיה, הרדיוס הקוולנטי, r _cov, הוא מדד לגודלו של אטום המהווה חלק מקשר קוולנטי יחיד. הרדיוס נמדד בדרך כלל ביחידות פיקומטר (pm) או אנגסטרום (Å), כאשר 1 אנגסטרום = 100 פיקומטר.

באופן עקרוני, סכום שני הרדיוסים הקוולנטיים שווה לאורך הקשר הקוולנטי בין שני אטומים, $R(AB)=r(A)+r(B)$ . יתר על כן, ניתן להציג רדיוסים שונים עבור קשרים בודדים, כפולים ומשולשים (r₂ ,r₁ ו-r₃ בהתאמה), באופן חישובי בלבד. יחסים אלו אינם מדויקים מכיוון שגודלו של אטום אינו קבוע אלא תלוי סביבה כימית. עבור קשרי A–B הטרואטומיים, מונחים יוניים עשויים להיכנס. לעיתים קרובות הקשרים הקוולנטיים הקוטביים קצרים מהצפוי בהתבסס על סכום הרדיוסים הקוולנטיים. ערכי טבלה של רדיוסים קוולנטיים הם ערכים ממוצעים או אידיאליים, אשר מעידים במקרים רבים על עבירות (אנ') (דמיון בתכונות כימיות ופיזקליות) במצבים שונים, מה שהופך אותם לשימושיים.

אורכי הקשר R(AB) נמדדים על ידי קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן (לעיתים רחוקות יותר, עקיפת נייטרונים על גבישים מולקולריים). ספקטרוסקופיה סיבובית יכולה גם לתת ערכים מדויקים ביותר של אורכי קשר. עבור קשרים הומוגרעיניים A–A, לינוס פאולינג העריך את הרדיוס הקוולנטי למחצית מאורך הקשר היחיד ביסוד, למשל: כאשר $R(H-H,H_{2})=74.14pm$ (במולקולת מימן) נוכל להגיד כי $R_{cov}(H)=37.07pm$ . בפועל, נהוג לקבל ערך רדיוס ממוצע ממגוון תרכובות קוולנטיות, אם כי בדרך כלל ההבדל קטן. ב-1983, פרסם סנדרסון רשימת רדיוסים קוולנטיים לא קוטביים עבור מרכיבי הקבוצה הראשית (יסודות מטורים 1–2 ו-13–18)^[1], אך זמינותם של אוספי נתונים גדולים יותר עבור אורכי קשר, בעלי עבירות גדולה יותר, מאגר המידע המבני של קיימברידג'^[2]^[3] תרמה לדיוק מדידה ברדיוסים קוולנטיים מיושנים במקרים רבים.

הערכים בטבלה מטה מבוססים על ניתוח סטטיסטי של יותר מ-228,000 אורכי קשר ניסויים מאגר המידע המבני של קיימברידג'.^[4] עבור פחמן, ניתנים ערכים עבור הכלאת אורביטלים אטומיים שונה.

**רדיוס קוולנטי בפיקומטרים מניתוח של מאגר המידע המבני של קיימברידג', המכיל כ-1,030,000 מבנים גבישיים**^[4]
H																		He
1																		2
(5)31																		28
Li	Be												B	C	N	O	F	Ne
3	4												5	6	7	8	9	10
(7)128	(3)96	רדיוס (סטיית תקן) / פיקומטר											(3)84	sp³ 76(1) sp² 73(2) sp 69(1)	(1)71	(2)66	(3)57	58
Na	Mg												Al	Si	P	S	Cl	Ar
11	12												13	14	15	16	17	18
(9)166	(7)141												(4)121	(2)111	(3)107	(3)105	(4)102	(10)106
K	Ca		Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
19	20		21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
(12)203	(10)176		(7)170	(8)160	(8)153	(5)139	l.s. 139(5) h.s. 161(8)	l.s. 132(3) h.s. 152(6)	l.s. 126(3) h.s. 150(7)	(4)124	(4)132	(4)122	(3)122	(4)120	(4)119	(4)120	(3)120	(4)116
Rb	Sr		Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
37	38		39	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50	51	52	53	54
(9)220	(10)195		(7)190	(7)175	(6)164	(5)154	(7)147	(7)146	(7)142	(6)139	(5)145	(9)144	(5)142	(4)139	(5)139	(4)138	(3)139	(9)140
Cs	Ba	*	Lu	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
55	56		71	72	73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84	85	86
(11)244	(11)215		(10)175	(8)187	(8)170	(7)162	(7)151	(4)144	(6)141	(5)136	(6)136	(5)132	(7)145	(5)146	(4)148	(4)140	150	150
Fr	Ra	**
87	88
260	(2)221

		*	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb
			57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70
			(8)207	(9)204	(7)203	(6)201	199	(8)198	(6)198	(6)196	(5)194	(7)192	(7)192	(6)189	(10)190	(8)187
		**	Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm
			89	90	91	92	93	94	95	96
			215	(6)206	200	(7)196	(1)190	(1)187	(6)180	(3)169

גישה שונה היא ייצור התאמה עקבית לכל היסודות בקבוצה קטנה יותר של מולקולות. זאת באמצעות בדיקת אורך הקשר עם אותו אטום או קבוצה פונקציונלית עבור כל היסודות. בדיקה זו נעשית בנפרד עבור קשרים בודדים,^[5] כפולים,^[6] ומשולשים^[7] עד יסודות כבדים. בבדיקה נעשה שימוש בנתונים ניסויים ובנתונים חישוביים. תוצאות הקשר היחיד דומות לרוב לאלו במאמרים מחקריים.^[4] שוני בין תוצאות אלה עשוי לנבוע ממספר קואורדינציה שונה בשני הניסויים, במיוחד במקרים של רוב מתכות המעבר (בעלי האורביטלים d ו-f). גודל הרדיוס יהיה בדרך כלל לפי $r_{1}>r_{2}>r_{3}$ .

יסודות מלאכותיים עד המספר האטומי 118 (אוגאנסון) הופקו בניסויים וישנם מחקרים כימיים על מספר הולך וגדל שלהם. שיטה זו, עקבית לעצמה, שימשה כדי להתאים רדיוסים קוולנטיים טטרהדרליים ל-30 יסודות ב-48 גבישים עם דיוק בעל טווח סטיה של עד פיקומטר.^[8]

**רדיוס קוולנטי של קשר יחיד,**^[5] **כפול**^[6] **ומשולש,**^[7] **הנקבע על ידי שימוש בכ-400 מרחקים מחושבים או ניסויים, R**
H																		He
1																		2
32 - -																		46 - -
Li	Be												B	C	N	O	F	Ne
3	4	רדיוס / פיקומטר:											5	6	7	8	9	10
133 124 -	102 90 85	קשר יחיד קשר כפול קשר משולש											85 78 73	75 67 60	71 60 54	63 57 53	64 59 53	67 96 -
Na	Mg												Al	Si	P	S	Cl	Ar
11	12												13	14	15	16	17	18
155 160 -	139 132 127												126 113 111	116 107 102	111 102 94	103 94 95	99 95 93	96 107 96
K	Ca		Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
19	20		21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
196 193 -	171 147 133		148 116 114	136 117 108	134 112 106	122 111 103	119 105 103	116 109 102	111 103 96	110 101 101	112 115 120	118 120 -	124 117 121	121 111 114	121 114 106	116 107 107	114 109 110	117 121 108
Rb	Sr		Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
37	38		39	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50	51	52	53	54
210 202 -	185 157 139		163 130 124	154 127 121	147 125 116	138 121 113	128 120 110	125 114 103	125 110 106	120 117 112	128 139 137	136 144 -	142 136 146	140 130 132	140 133 127	136 128 121	133 129 125	131 135 122
Cs	Ba	*	Lu	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
55	56		71	72	73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84	85	86
232 209 -	196 161 149		162 131 131	152 128 122	146 126 119	137 120 115	131 119 110	129 116 109	122 115 107	123 112 110	124 121 123	133 142 -	144 142 150	144 135 137	151 141 135	145 135 129	147 138 138	142 145 133
Fr	Ra	**	Lr	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts	Og
87	88		103	104	105	106	107	108	109	110	111	112	113	114	115	116	117	118
223 218 -	201 173 159		161 141 -	157 140 131	149 136 126	143 128 121	141 128 119	134 125 118	129 125 113	128 116 112	121 116 118	122 137 130	136 - -	143 - -	162 - -	175 - -	165 - -	157 - -

		*	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb
			57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70
			180 139 139	163 137 131	176 138 128	174 137 -	173 135 -	172 134 -	168 134 -	169 135 132	168 135 -	167 133 -	166 133 -	165 133 -	164 131 -	170 129 -
		**	Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No
			89	90	91	92	93	94	95	96	97	98	99	100	101	102
			186 153 140	175 143 136	169 138 129	170 134 118	171 136 116	172 135 -	166 135 -	166 136 -	168 139 -	168 140 -	165 140 -	167 - -	173 139 -	176 - -

מדיה וקבצים בנושא רדיוס קוולנטי בוויקישיתוף

[1]
Sanderson, R. T. (1983). "Electronegativity and Bond Energy". Journal of the American Chemical Society. 105 (8): 2259–2261. doi:10.1021/ja00346a026.
[2]
Allen, F. H.; Kennard, O.; Watson, D. G.; Brammer, L.; Orpen, A. G.; Taylor, R. (1987). "Table of Bond Lengths Determined by X-Ray and Neutron Diffraction". J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 (12): S1–S19. doi:10.1039/P298700000S1.
[3]
Orpen, A. Guy; Brammer, Lee; Allen, Frank H.; Kennard, Olga; Watson, David G.; Taylor, Robin (1989). "Supplement. Tables of bond lengths determined by X-ray and neutron diffraction. Part 2. Organometallic compounds and co-ordination complexes of the d- and f-block metals". Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions (12): S1. doi:10.1039/DT98900000S1.
[4]
Beatriz Cordero; Verónica Gómez; Ana E. Platero-Prats; Marc Revés; Jorge Echeverría; Eduard Cremades; Flavia Barragán; Santiago Alvarez (2008). "Covalent radii revisited". Dalton Trans. (21): 2832–2838. doi:10.1039/b801115j. PMID 18478144.
[5]
P. Pyykkö; M. Atsumi (2009). "Molecular Single-Bond Covalent Radii for Elements 1-118". Chemistry: A European Journal. 15 (1): 186–197. doi:10.1002/chem.200800987. PMID 19058281.
[6]
P. Pyykkö; M. Atsumi (2009). "Molecular Double-Bond Covalent Radii for Elements Li–E112". Chemistry: A European Journal. 15 (46): 12770–12779. doi:10.1002/chem.200901472. PMID 19856342.. Figure 3 of this paper contains all radii of refs. [5-7]. The mean-square deviation of each set is 3 pm.
[7]
P. Pyykkö; S. Riedel; M. Patzschke (2005). "Triple-Bond Covalent Radii". Chemistry: A European Journal. 11 (12): 3511–3520. doi:10.1002/chem.200401299. PMID 15832398.
[8]
P. Pyykkö (2012). "Refitted tetrahedral covalent radii for solids". Physical Review B. 85 (2): 024115, 7 p. Bibcode:2012PhRvB..85b4115P. doi:10.1103/PhysRevB.85.024115.

[1] [1]
Sanderson, R. T. (1983). "Electronegativity and Bond Energy". Journal of the American Chemical Society. 105 (8): 2259–2261. doi:10.1021/ja00346a026.

[2] [2]
Allen, F. H.; Kennard, O.; Watson, D. G.; Brammer, L.; Orpen, A. G.; Taylor, R. (1987). "Table of Bond Lengths Determined by X-Ray and Neutron Diffraction". J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 (12): S1–S19. doi:10.1039/P298700000S1.

[3] [3]
Orpen, A. Guy; Brammer, Lee; Allen, Frank H.; Kennard, Olga; Watson, David G.; Taylor, Robin (1989). "Supplement. Tables of bond lengths determined by X-ray and neutron diffraction. Part 2. Organometallic compounds and co-ordination complexes of the d- and f-block metals". Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions (12): S1. doi:10.1039/DT98900000S1.

[CSD-4] [4]
Beatriz Cordero; Verónica Gómez; Ana E. Platero-Prats; Marc Revés; Jorge Echeverría; Eduard Cremades; Flavia Barragán; Santiago Alvarez (2008). "Covalent radii revisited". Dalton Trans. (21): 2832–2838. doi:10.1039/b801115j. PMID 18478144.

[Calc1-5] [5]
P. Pyykkö; M. Atsumi (2009). "Molecular Single-Bond Covalent Radii for Elements 1-118". Chemistry: A European Journal. 15 (1): 186–197. doi:10.1002/chem.200800987. PMID 19058281.

[Calc2-6] [6]
P. Pyykkö; M. Atsumi (2009). "Molecular Double-Bond Covalent Radii for Elements Li–E112". Chemistry: A European Journal. 15 (46): 12770–12779. doi:10.1002/chem.200901472. PMID 19856342.. Figure 3 of this paper contains all radii of refs. [5-7]. The mean-square deviation of each set is 3 pm.

[Calc3-7] [7]
P. Pyykkö; S. Riedel; M. Patzschke (2005). "Triple-Bond Covalent Radii". Chemistry: A European Journal. 11 (12): 3511–3520. doi:10.1002/chem.200401299. PMID 15832398.

[Tet-8] [8]
P. Pyykkö (2012). "Refitted tetrahedral covalent radii for solids". Physical Review B. 85 (2): 024115, 7 p. Bibcode:2012PhRvB..85b4115P. doi:10.1103/PhysRevB.85.024115.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

רדיוס קוולנטי

רדיוסים ממוצעים

רדיוסים עבור קשרים מרובים

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים