Promienie atomowe i jonowe
Promienie atomowe i jonowe okre la si na podstawie odleg ci mi dzyj drowych w
wi zaniach chemicznych. S to warto ci rednie, dok adne zale od rodzaju zwi zku
chemicznego i struktury krystalograficznej (patrz zale no od rz du wiazania dla C, N i O).
1. Rz d wielko ci: 0,3 - 2,7 Å
2. W grupach rosn z liczb atomow Z (przybywa pow ok).
W okresach malej z liczb atomow Z (ro nie Zeff).
3. Kationy s mniejsze a aniony wi ksze od macierzystych atomów.
Uwaga ! Chodzi tu o jony niesolwatowane.
4. W szeregach izoelektronowych promie maleje ze wzrostem adunku:
N3- O2- F- Na+ Mg2+ Al3+
1,71 1,40 1,36 0,95 0,65 0,50 Å
5. Dla metali przej ciowych najmniejsze promienie wyst puj w rodku szeregów.
1
Promienie atomowe (Wells  bia e t o, Coulson  ciemne t o) oraz
jonowe (Pauling) kationów i anionów pierwiastków grup g ównych (Å)
IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA
1 2 13 14 15 16 17
H 0,30
Li+ 0,60 Be2+ 0,31
Li 1,57 Be 1,12 B 0,81 C 0,77 N 0,73 O 0,74 F 0,72
0,67 0,60 0,61 0,55 0,57
N3- 1,71 O2- 1,40 F- 1,36
Na+ 0,95 Mg2+ Al3+ 0,50
Na 1,91 0,65 Al 1,43 Si 1,17 P 1,10 S 1,04 Cl 0,99
Mg 1,60 P3- 2,12 S2- 1,84 Cl- 1,81
K+ 1,33 Ca2+ 0,99 Ga3+ 0,62
K 2,35 Ca 1,97 Ga 1,53 Ge 1,39 As 1,21 Se 1,17 Br 1,14
As3- 2,22 Se2- 1,98 Br- 1,95
Rb+ 1,48 Sr2+ 1,13 In3+ 0,81
Rb 2,50 Sr 2,15 In 1,67 Sn 1,58 Sb 1,41 Te 1,37 I 1,33
Sb3- 2,45 Te2- 2,21 I- 2,16
Cs+ 1,69 Ba2+ 1,35 Tl3+ 0,95
Cs 2,72 Ba 2,24 Tl 1,71 Pb 1,75 Bi 1,82 Po At
2
Promienie atomowe i jonowe wg Campbella (w nm)
3
Jonizacja atomów
Definicja:
X(g) + I X(g)+ + e- Z. Faza gazowa (g)
potencja jonizacji w jednostkach [eV]
I
energia jonizacji w jednostkach [J/mol]
Rz d jonizacji:
X(g) + I1 X(g)+ + e- I1  pierwszy potencja (energia) jonizacji
X(g)+ + I2 X(g)2+ + e- I2  drugi potencja (energia) jonizacji itd.
Uwaga !
Wi ksza warto I oznacza silniejsze przyci ganie elektronów przez j dro atomowe.
4
Pierwsze energie jonizacji (kJ/mol)
I VIII
A A
1 2
H II III IV V VI VII He
1312 A A A A A A 2372
3 4 5 6 7 8 9 10
Li Be B C N O F Ne
520 890 801 1086 1402 1314 1681 2081
11 12 13 14 15 16 17 18
Na Mg Al Si P S Cl Ar
496 738 578 787 1012 1000 1251 1521
19 20 31 32 33 34 35 36
K Ca Ga Ge As Se Br Kr
419 590 579 762 947 941 1140 1351
37 38
Rb Sr
403 550
5
Okresowo zmian energii jonizacji w uk adzie okresowym
2,5
He
Pierwsza energia jonizacji
Ne
2,0
Ar
1,5
Kr
O
H
Xe
Hg
As
1,0
Be S
Zn Cd
Mg
B
Al
Ga
Tl
In
0,5
Li
Na
K
Rb
Cs
0,0
0 20 40 60 80 100
liczba atomowa Z
6
energia jonizacji [MJ/mol]
Potencja (energia) jonizacji. Wnioski:
Ro nie Zeff
1. Zmiana I w okresach i grupach uk adu okresowego:
wi c ro nie I
2. Okresowo warto ci I ze zmian Z
(poprzednie prze rocze).
3. Warto I ro nie z rz dem jonizacji 
przyk ad boru: [eV] I1 I2 I3
8,3 25,1 37,9
4. Wp yw Zeff wida najlepiej, gdy wyeliminuje si z porównania oddzia ywania
mi dzyelektronowe.Trzeba wobec tego rozpatrywa szeregi izoelektronowe, np.:
He Li+ Be2+ B3+
I1 [eV] 24,6 75,6 153,9 259,4
7
Ro

nie n
wi

c maleje I
Spektroskopia fotoelektronowa (PS)
Wi zka
molekularna
Widmo N 1s N2O
Fotoelektrony
NNO
e- NNO
Strumie
X UV
fotonów
XPS UPS
ESCA
412 410 408 406
Electron Spectroscopy for
Energia wi zania elektronu 1s w eV (odwrotno I)
Chemical Applications
8
Komora
pró

niowa
Powinowactwo elektronowe
Dwie równowa ne definicje:
X(g) + A X(g) + e-
A  energia potrzebna do oderwania elektronu od jonu ujemnego w fazie gazowej
X(g) + e- X(g) + A
A  energia wydzielona podczas przy czenia elektronu do oboj tnego atomu
w fazie gazowej
Uwaga !
Wi ksze powinowactwo elektronowe A oznacza silniejsze przyci ganie
elektronów przez j dro atomowe.
9
Powinowactwo elektronowe (kJ/mol)
I VIII
A A
1 2
H II III IV V VI VII He
73 A A A A A A ~0
3 4 5 6 7 8 9 10
Li Be B C N O F Ne
60 ~0 27 122 ~0 141 328 ~0
11 12 13 14 15 16 17 18
Na Mg Al Si P S Cl Ar
53 ~0 44 134 72 200 349 ~0
19 35
K Br
48 325
53
I
295
10
Zmiany powinowactwa elektronowego w
okresach i grupach uk adu okresowego
A ro nie, gdy ro nie Zeff. Trzeba
jednak uwzgl dni efekt zape niania
podpow ok.
11
n
A
Ro

nie ,
powinno
raczej male

patrz
grupy IA i VII A.
Okresowo zmian powinowactwa elektronowego
w uk adzie okresowym
Liczba atomowa Z
12
Powinowactwo elektronowe (kJ/mol)
Elektroujemno
Elektroujemno jest miar zdolno ci przyci gania elektronów wi zania
przez atom pierwiastka (poj cie odwrotne  elektrododatnio ). Z tej ogólej
definicji wynika, e elektroujemno ma zwi zek z polarno ci wi zania.
Polarno wi zania
Polarno wi zania okre la si jego elektrycznym momentem dipolowym.
+q l -q
= q × l
Molekularn jednostk elektrycznego momentu dipolowego jest debaj (D):
1 D = 3,3 × 10-30 C·m
13
Skale elektroujemno ci
1.Skala Mullikena
I A
K
2
K  wspó czynnik przeliczeniowy do skali Paulinga
2. Skala Paulinga
A B k DAB DAADBB
D  energia wi za ; k  wspó czynnik tak dobrany, aby
ró nica elektroujemno ci dawa a elektryczny moment
dipolowy wi zania w debajach.
3. Skala Allreda i Rochowa
Linus Pauling
Zeff
a b
r2
r  promie atomowy
14
Elektroujemno ci Paulinga
I VIII
A A
1 2
H II IIIA IV V VI VII He
Podobie stwa diagonalne:
2.2 A A A A A
Be  Al, B  Si.
3 4 5 6 7 8 9 10
Li Be B C N O F Ne
1.0 1.6 2.0 2.6 3.0 3.4 4.0
11 12 13 14 15 16 17 18
Na Mg III IV V VI VII VIIIB I II Al Si P S Cl Ar

0.9 1.3 B B B B B B B 1.6 1.9 2.2 2.6 3.2
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
0.8 1.0 1.4 1.5 1.6 1.7 1.6 1.8 1.9 1.9 2.0 1.6 1.8 2.0 2.2 2.6 3.0
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
0.8 1.0 1.2 1.3 1.6 2.2 - 2.2 2.3 2.2 1.9 1.7 1.8 1.9 2.1 2.1 2.7
55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
Cs Ba *La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
0.8 0.9 1.1 1.3 1.5 2.4 1.9 2.2 2.2 2.3 2.5 2.0 1.8 2.1 2.0 2.0 2.2
87 88 89 104 105 106
Ac
Fr Ra Unq Unp Unh
0.7
58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
*Lantanowce Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
1.1 1.1 1.1 1.3
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
Aktynowce Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
1.3 1.7 1.3
15
Zmiany elektroujemno ci w okresach i
grupach uk adu okresowego
Elektroujemno ro nie
16
Elektroujemno

ro

nie
Komentarz:
1. Elektroujemno w skali Paulinga dotyczy:
" pojedynczych wi za ,
" stanowi redni warto obliczon na postawie energii wi za w
ró nych zwi zkach:
- +
C O
?!!!
Eksperyment:
+
-
>C=O
2. Ogólna definicja elektroujemno ci wiadczy o tym, e powinna ona
zale od stopnia utlenienia pierwiastka wzrost
elektroujemno ci ze wzrostem stopnia utlenienia.
17
Okresowo zmian elektroujemno ci w
uk adzie okresowym
Elektroujemno
wg Allreda i Rochowa
liczba
atomowa Z
18
elektroujemno

Elektroujemno a polaryzacja wi zania wi zania chemicznego
zmierzony moment dipolowy X - Y
% charakteru jonowego 100 %
obliczony moment dipolowy X Y-
50 %
1.7
Ró nica elektroujemno ci Paulinga pierwiastków tworz cych wi zanie
19
% charakteru jonowego
Rodzaje wi za :
1. Jonowe (pomi dzy atomami o du ej ró nicy elektroujemno ci, a wi c
metal  niemetal; przyci ganie elektrostatyczne pomi dzy kationami i
anionami).
2. Kowalencyjne, zwane tak e atomowymi (pomi dzy atomami
elektroujemnymi, a wi c niemetal  niemetal, uwspólnienie elektronów).
Wi zania kowalencyjne maj ró ny stopie polarno ci  wi zania
kowalencyjne spolaryzowane.
3. Metaliczne (pomi dzy atomami elektrododatnimi, a wi c metal  metal;
model gazu elektronowego).
20