Sc、Ti、Fe、およびCoの原子半径

Scの原子半径は$ \ pu {162pm} $、Tiは$ \ pu {147pm } $、$ \ ce {Fe} $は$ \ pu {126pm} $であり、$ \ ce {Co} $のそれは$ \ pu {125pm} $です。

$の電子配置\ ce {Fe} $は$ \ ce {[Ar] 3d ^ 6 4s ^ 2} $であり、$ \ ce {Co} $のそれは$ \ ce {[Ar] 3d ^ 7 4s ^ 2} $です。原子番号の違い、つまり3d電子の数の違いは1です。したがって、スクリーニングにより、余分な電荷は「キャンセル」され、半径はほぼ同じになります。

$ \ ce {Sc} $と$ \ ce {Ti} $の間の原子番号と3d電子数も同じです— 1

それで、なぜ間にかなりの違いがあるのか知りたいですScとTiの半径ですが、FeとCoの半径の間ではありません。

回答

原子半径にはさまざまな概念があります。 ;使用しているのは金属の半径のようです。これは、金属の最近傍間の距離の半分です。この概念は、結合に関与する原子あたりの電子数に非常に敏感です。スカンジウムには3つの価電子しかありませんが、$ \ ce {Ti} $は4個あります。これらはすべて、金属をつなぐ「電子スープ」にある程度参加しています。どの程度正確に把握できていませんが、言うまでもありません。 Tiの4つの価電子が$ \ ce {Sc} $の3つよりもはるかに強く核を結合していること。その結果、$ \ ce {Ti} $原子は非常に接近します(類似の状況は$ \ ce {F2} $の共有半径は約$ \ pu {70 pm} $であるのに対し、$ \ ce {O2} $の共有半径は約$ \ pu {60 pm} $です。 $ \ ce {F2} $には単一の結合があり、$ \ ce {O2} $には二重の結合があるため、期間全体で減少し、$ \ ce {O} $から$ \ ce {F} $に増加します。)

遷移金属に沿ってさらに進むと、デロック金属中のd電子のアリゼーションが低下します。つまり、$ \ ce {Fe} $よりも$ \ ce {Co} $の方がd電子が多いのですが、原子を結合する効果はそれほど大きくありません。その結果、隣接する電子間の距離(したがってメタリック半径)は両方で同じです。

回答

引用したシリーズは、既知の「メタリック」半径に属しています。そしてそれは元素の結晶構造に依存し、それは列を通して変化します。要するに、あなたは孤立した傾向の考慮に適していないシリーズを引用しました。

実際、原子半径にはいくつかのタイプがあります。 (異なる次数の結合、ファンデルワールス半径、および原子内にある程度の電子密度を残すカットオフ半径の異なる評価者と共有)同等の環境で原子半径を比較すると、2つの主な傾向が観察されます:原子の成長より多くの電子シェルが同じ原子に詰め込まれ、行の終わりに向かって原子が収縮するため、周期表の列のサイズを小さくします。これは説明するのが少し難しいです。本質的に、完成した内側の電子殻は外側の殻を核から隔離し、外側の殻が「感じる」核の有効電荷を減らします。それを考えると、列の始めに、外側の電子はすでにかなり大きな完成したシェルの周りに1の有効電荷を感じ、最後に外側の電子は圧縮された内側のシェルの周りに8の有効電荷を感じます。これは、d電子の「混合」状態によってさらに複雑になります。d電子は、p電子、特にs電子よりもはるかに効果的に内殻によって原子核から分離されているため、遷移元素では原子価がアクティブですが、 p要素。

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です