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, . 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 (במולקולת מימן) נוכל להגיד כי . 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.
רדיוסים ממוצעים
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.
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 |
רדיוסים עבור קשרים מרובים
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 .
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]
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
- - |
ראו גם
הערות שוליים
- ^ Sanderson, R. T. (1983). "Electronegativity and Bond Energy". Journal of the American Chemical Society. 105 (8): 2259–2261. doi:10.1021/ja00346a026.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 4.0 4.1 4.2 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.
- ^ 5.0 5.1 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.
- ^ 6.0 6.1 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.
- ^ 7.0 7.1 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.
- ^ 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.
35204120רדיוס קוולנטי