Ковалентни радијус

Ковалентни радијус атома, , понекад се назива и валентни радијус. Ковалентни радијус је средње растојање најудаљенијих електрона од језгра атома који се јављају у појединачним ковалентним везама које граде ти атоми. Може се рећи, да је ковалентни радијус једнак половини средње дужине појединачних хемијских веза које обично гради дати атоми. Атоми међусобно граде везе различите дужине у зависности од конфигурације атома и углова тих веза. Утврђено је да сем малобројних изизетака, дужина веза између два атома A и B (веза A-B) је једнака средњој дужини веза A-A и B-B с тачношћу до (+-0.03 Å. Уколико су познати ковалентни радијуси два атома доста лако се може одредити дужина везе појединих атома. Ова метода не даје резултате уколико постоје вишеструке везе или уколико је сво наелектрисање на једном атому. У случају јонских једињења, боља метода је познавање њихове дужине јонског радиуса. Ковалентни радијус атома су око 25-50% мањи од Ван дер Валсових радијуса истих атома.

У принципу, збир два ковалентна полупречника треба да буде једнак дужини ковалентне везе између два атома, . Штавише, могу се увести различити радијуси за једноструке, двоструке и троструке везе (₁, ₂ и ₃ испод), у чисто оперативном смислу. Ови односи сигурно нису прецизни, јер величина атома није константна, већ зависи од хемијског окружења. За хетероатомске везе, јонски чланови могу бити значајни. Поларне ковалентне везе су често краће него што би се очекивало на основу збира ковалентних радијуса. Табеларне вредности ковалентних полупречника су или просечне или идеализоване вредности, које ипак показују одређену преносивост између различитих ситуација, што их чини корисним.

Дужине веза мере се дифракцијом рендгенских зрака (ређе, неутронском дифракцијом на молекуларним кристалима). Ротациона спектроскопија такође може дати изузетно тачне вредности дужина веза. За хомонуклеарне A–A везе Лајнус Полинг је узео да је ковалентни радијус половина дужине једноструке везе у елементу, нпр. (, у ₂) = 74,14 , те је : у пракси је уобичајено да се добије просечна вредност из различитих ковалентних једињења, мада је разлика обично мала. Сандерсон је објавио недавни скуп неполарних ковалентних радијуса за елементе главне групе,^[1] али доступност великих колекција дужина веза, које су преносивије, из Кембриџ кристалографске базе података^[2][3] је учинила ковалентне полупречнике застарелим у многим ситуацијама.

Просечни радијуси

Вредности у доњој табели засноване су на статистичкој анализи више од 228.000 експерименталних дужина веза из Кембриџ структурне базе података.^[4] За угљеник су дате вредности за различите хибридизације орбитала.

Ковалентни радијуси у из анализе Кембриџ структурне базе података, која садржи око 1.030.000 кристалних структура^[4]

H																	He
1																	2
31(5)																	28
Li	Be											B	C	N	O	F	Ne
3	4	Радијус (стандардна девијација) /										5	6	7	8	9	10
128(7)	96(3)											84(3)	sp3 76(1) sp2 73(2) sp  69(1)	71(1)	66(2)	57(3)	58
Na	Mg											Al	Si	P	S	Cl	Ar
11	12											13	14	15	16	17	18
166(9)	141(7)											121(4)	111(2)	107(3)	105(3)	102(4)	106(10)
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
203(12)	176(10)	170(7)	160(8)	153(8)	139(5)	l.s. 139(5) h.s. 161(8)	l.s. 132(3) h.s. 152(6)	l.s. 126(3) h.s. 150(7)	124(4)	132(4)	122(4)	122(3)	120(4)	119(4)	120(4)	120(3)	116(4)
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
220(9)	195(10)	190(7)	175(7)	164(6)	154(5)	147(7)	146(7)	142(7)	139(6)	145(5)	144(9)	142(5)	139(4)	139(5)	138(4)	139(3)	140(9)
Cs	Ba		Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
55	56		72	73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84	85	86
244(11)	215(11)		187(8)	170(8)	162(7)	151(7)	144(4)	141(6)	136(5)	136(6)	132(5)	145(7)	146(5)	148(4)	140(4)	150	150
Fr	Ra
87	88
260	221(2)
		La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
		57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
		207(8)	204(9)	203(7)	201(6)	199	198(8)	198(6)	196(6)	194(5)	192(7)	192(7)	189(6)	190(10)	187(8)	175(10)
		Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm
		89	90	91	92	93	94	95	96
		215	206(6)	200	196(7)	190(1)	187(1)	180(6)	169(3)

Радијуси за вишеструке везе

Другачији приступ је да се самодоследно уклопе сви елементи у мањем setu молекула. То је урађено одвојено за једноструке,^[5] двоструке,^[6] и троструке везе^[7] до супертешких елемената. Коришћени су експериментални и рачунски подаци. Резултати једноструке везе често су слични резултатима Kордерa и сарadnika.^[4] Када су различити, коришћени координациони бројеви могу бити различити. То је нарочито случај са већином ( и ) прелазних метала. Обично се очекује да је . Одступања могу настати за слабе вишеструке везе ако су разлике лиганда веће од разлика у коришћеним подацима.

Елементи до атомског броја 118 (оганесон) сада су експериментално произведени и да постоје хемијске студије на све већем броју њих. Исти, самоконзистентни приступ коришћен је за уклапање тетраедарских ковалентних радијуса за 30 елемената у 48 кристала са субпикометарском прецизношћу.^[8]

Једноструки,^[5] двоструки,^[6] и троструки^[7] ковалентни радијуси, одређени користећи типично
400 експерименталних или израчунатих примарних растојања, , по сету.

H																	He
1																	2
32 - -																	46 - -
Li	Be											B	C	N	O	F	Ne
3	4	Радијус / :										5	6	7	8	9	10
133 124 -	102 90 85	једнострука веза двострука веза трострука веза										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	La-Lu	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
55	56		72	73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84	85	86
232 209 -	196 161 149		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	Ac-Lr	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts	Og
87	88		104	105	106	107	108	109	110	111	112	113	114	115	116	117	118
223 218 -	201 173 159		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	Lu
			57	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
			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	162 131 131
			Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr
			89	90	91	92	93	94	95	96	97	98	99	100	101	102	103
			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	161 141 -

Види још

• Атомски радијус,

Референце

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. PMID 18478144. S2CID 244110. doi:10.1039/b801115j.
5. P. Pyykkö; M. Atsumi (2009). „Molecular Single-Bond Covalent Radii for Elements 1-118”. Chemistry: A European Journal. 15 (1): 186—197. PMID 19058281. doi:10.1002/chem.200800987.
6. P. Pyykkö; M. Atsumi (2009). „Molecular Double-Bond Covalent Radii for Elements Li–E112”. Chemistry: A European Journal. 15 (46): 12770—12779. PMID 19856342. doi:10.1002/chem.200901472.. 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. PMID 15832398. doi:10.1002/chem.200401299.
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.

Литература

• J.C. Slater (1964). „Atomic Radii in Crystals”. J. Chem. Phys. 41: 3199. Bibcode:1964JChPh..41.3199S. doi:10.1063/1.1725697.
• E. Clementi; D.L.Raimondi; W.P. Reinhardt (1967). „Atomic Screening Constants from SCF Functions. II. Atoms with 37 to 86 Electrons”. J. Chem. Phys. 47: 1300. Bibcode:1967JChPh..47.1300C. doi:10.1063/1.1712084.
• A. Bondi (1964). „van der Waals Volumes and Radii”. J. Phys. Chem. 68: 441. doi:10.1021/j100785a001.
• M. Mantina; A.C. Chamberlin; R. Valero; C.J. Cramer; D.G. Truhlar (2009). „Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group”. J. Phys. Chem. A. 113 (19): 5806—12. Bibcode:2009JPCA..113.5806M. PMC 3658832 . PMID 19382751. doi:10.1021/jp8111556.
• R.T. Sanderson (1962). Chemical Periodicity. New York, USA: Reinhold.
• L.E. Sutton, ур. (1965). „Supplement 1956–1959, Special publication No. 18”. Table of interatomic distances and configuration in molecules and ions. London, UK: Chemical Society.
• J.E. Huheey; E.A. Keiter; R.L. Keiter (1993). Inorganic Chemistry : Principles of Structure and Reactivity (4th изд.). New York, USA: HarperCollins. ISBN 0-06-042995-X.
• W.W. Porterfield (1984). Inorganic chemistry, a unified approach. Reading Massachusetts, USA: Addison Wesley Publishing Co. ISBN 0-201-05660-7.
• A.M. James; M.P. Lord (1992). Macmillan's Chemical and Physical Data. MacMillan. ISBN 0-333-51167-0.
• S. Riedel; P.Pyykkö, M. Patzschke; Patzschke, M (2005). „Triple-Bond Covalent Radii”. Chem. Eur. J. 11 (12): 3511—3520. PMID 15832398. doi:10.1002/chem.200401299. Mean-square deviation 3pm.

Спољашње везе