Unterschied kovalenzradius van der waals radius chemie

Letzend in Chemie habe ich gefehlt, jedoch haben wir ein neues Thema angefangen: die Atomgröße.
Nun zu meiner Frage: wie lässt sich diese ermitteln, und welches ist das kleinste und größte Atom?

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Was möchtest Du wissen?
Allgemeines
Periodizität
Tabelle: Atomradien der Elemente
Quellen und weitere Informationen
Berechnete Atomradien: rber
Empirische Daten: remp
Kovalente Atomradien: rkov
Van-der-Waals-Radien: rvdw1 und rvdw2

Danke,
Lg

3 Antworten

Wenn du gefehlt hast, hol es nach.

Nachhilfe kostet, und wenn's die Ehre ist.

Das Thema "Atomradius" ist tatsächlich ein ziemlich schwieriges.

Ein Atom hat als quantenmechanisches System keine scharfen Grenzen, deshalb muss man ein vereinfachtes Modell nehmen. Aber es gibt mehrere Modelle - für welches soll man sich entscheiden?

Wenn du dir die Wikipedia-Artikel zu den einzelnen chemischen Elementen anschaust (z. B. https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoff ), siehst du, dass im Eigenschaftenkasten rechts oben drei Radien angegeben sind:
- Atomradius
- Kovalenter Radius (auch Kovalenzradius)
- Van-der-Waals-Radius.

Diese Wörter sind mit Links hinterlegt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Atomradius
https://de.wikipedia.org/wiki/Kovalenter_Radius
https://de.wikipedia.org/wiki/Van-der-Waals-Radius

Dort ist auch jeweils angedeutet, was der betreffende Radius bedeuten soll und wie er ermittelt wird.

Grob zusammengefasst:

den Atomradius misst man in einem Kristall des reinen Elementes. Mit Wellen, die eine ähnliche Wellenlänge wie die Abstände der Atomkerne haben, kann man diese Abstände messen. (Da diese Wellen z. B. Röntgenstrahlen sind, ist eins der wichtigsten Verfahren die "Röntgenstrukturanalyse". Näheres siehe Physik, Beugung am Gitter.) Der Abstand zweier benachbarter Atomkerne ist natürlich der doppelte "Atomradius".

den Kovalenzradius misst man in kovalenten Bindungen des Elements. (Kovalente Bindungen sind die Atombindungen, mit denen man es im Chemieunterricht in der Schule üblicherweise zu tun hat.) Der Abstand zweier direkt gebundener Kerne ist die Summe der Kovalenzradien der beiden Atome. Dummerweise hängen die Abstände vom jeweiligen Bindungspartner ab, sodass man sich da ausdenken muss, welcher Mittelwert aus Vermessungen von verschiedenen Verbindungen wohl am geeignetsten ist.

Van-der-Waals-Radien misst man in Kristallen von Molekülen, die das entsprechende Element enthalten. Der Abstand zweier benachbarter Atomkerne (aus verschiedenen Molekülen) ist hier die Summe der Van-der-Waals-Radien. Auch hier gilt das oben Gesagte zur Abhängigkeit von den Bindungspartnern.

Welches das kleinste und welches das größte Atom sind, kannst du den Periodensystemen auf den Wikipediaartikeln zu den verschiedenen Radien entnehmen.

Woher ich das weiß:Hobby – seit meiner Schulzeit; leider haupts. theoretisch

Das hängt ganz davon ab, wie die betrachteten Atome vorliegen:

http://www.idn.uni-bremen.de/pubs/Niedderer/2000-QAP-JP-b.pdf

Das kleinste und das größte Atom lässt sich einfach aus entsprechenden Tabellen ablesen. Helium hat den kleinsten kovalenten Atomradius (28 pm) und Francium den Größten (260 pm). Das sind Pikometer, also 10^-12 m.

Die Radien variieren aber sehr stark, je nachdem wie die Atome vorliegen.

Was möchtest Du wissen?

Allgemeines

Der Atomradius eines chemischen Elements ist formal der durchschnittliche Abstand bzw. die typische Distanz vom Kernmittelpunkt bis zur äußeren Grenze der zugehörigen Elektronenwolke. Im Verbund mit anderen Atomen kann der Atomradius auch als die kürzeste Distanz ausgelegt werden, bis zu der sich ein zweites Atom annähern kann.

Tatsächlich müssen die Atomradien aus verschiedenen Gründen als rein vergleichende Größen aufgefasst werden; die Bestimmung des absoluten Atomradius ist nicht möglich:

- Die wellenmechanischen Vorstellungen der Quantentheorie erlauben keine definierten Abgrenzungen eines Atoms.

- Die Atomradien variieren je nach Bindungstyp und elektronischer Umgebung.

- Unterschiede der Atomradien der verschiedenen Isotope des betrachteten Elements werden in den Wertetabellen selten berücksichtigt. Häufig wird der Atomradius des stabilsten Isotops angegeben.

Um vergleichbare Werte zu schaffen, gibt es eine Reihe von Wertetabellen, die die Atomradien unter bestimmten Bedingungen angeben: Ionenradien, kovalente Radien, Metallatomradien, Van-der-Waals-Radien und die Radien isolierter Atome.

Periodizität

Generell unterliegen die Atomradien der chemischen Elemente einer Periodizität, die in dem Anwachsen der Kernladung innerhalb einer Periode des Periodensystems und damit in der stärkeren Anziehungskraft des Kerns auf die Elektronen begründet ist: Innerhalb einer Gruppe des PSE nehmen die Radien von oben nach unten zu, innerhalb einer Periode von links nach rechts ab.

Diagramm: Entwicklung der kovalenten Atomradien (in Picometern, vertikale Achse) bei Einfachbindungen
(schwarz) und Doppelbindungen (grün) mit steigender Ordnungszahl (horizontale Achse).

Tabelle: Atomradien der Elemente

Alle Werte in Picometern: 1 Ångström = 100 pm.

OZ	Element	Symbol	rber	remp	rkov	rkefb	rkdob	rkdrb	rvdw1	rvdw2
			[1]	[2]	[3]	[3a]	[3b]	[3c]	[4a]	[4b]
1	Wasserstoff	H	53	25	31	32			109	120
2	Helium	He	31		28	46			140	140
3	Lithium	Li	167	145	128	133	124		182	182
4	Beryllium	Be	112	105	96	102	90	85	200	153 *
5	Bor	B	87	85	84	85	78	73	200	192 *
6	Kohlenstoff	C	67	70	76	75	67	60	170	170
7	Stickstoff	N	56	65	71	71	60	54	155	155
8	Sauerstoff	O	48	60	66	63	57	53	152	152
9	Fluor	F	42	50	57	64	59	53	147	147
10	Neon	Ne	38		58	67	96		154	154
11	Natrium	Na	190	180	166	155	160		227	227
12	Magnesium	Mg	145	150	141	139	132	127	173	173
13	Aluminium	Al	118	125	121	126	113	111	200	184 *
14	Silicium	Si	111	110	111	116	107	102	210	210
15	Phosphor	P	98	100	107	111	102	94	180	180
16	Schwefel	S	88	100	105	103	94	95	180	180
17	Chlor	Cl	79	100	102	99	95	93	175	175
18	Argon	Ar	71	71	106	96	107	96	188	188
19	Kalium	K	243	220	203	196	193		275	275
20	Calcium	Ca	194	180	176	171	147	133	200	231 *
21	Scandium	Sc	184	160	170	148	116	114	200	211*
22	Titan	Ti	176	140	160	136	117	108	200	-
23	Vanadium	V	171	135	153	134	112	106	200	-
24	Chrom	Cr	166	140	139	122	111	104	200	-
25	Mangan	Mn	161	140	150	119	105	103	200	-
26	Eisen	Fe	156	140	142	116	109	102	200	-
27	Cobalt	Co	152	135	138	111	103	96	200	-
28	Nickel	Ni	149	135	124	110	101	101	163	163
29	Kupfer	Cu	145	135	132	112	115	120	140	140
30	Zink	Zn	142	135	122	118	120		139	139
31	Gallium	Ga	136	130	122	124	117	121	187	187
32	Germanium	Ge	125	125	120	121	111	114	200	211 *
33	Arsen	As	114	115	119	121	114	106	185	185
34	Selen	Se	103	115	120	116	107	107	190	190
35	Brom	Br	94	115	120	114	109	110	185	185
36	Krypton	Kr	88		116	117	121	108	202	202
37	Rubidium	Rb	265	235	220	210	202		200	303 *
38	Strontium	Sr	219	200	195	185	157	139	200	249 *
39	Yttrium	Y	212	180	190	163	130	124	200	-
40	Zirconium	Zr	206	155	175	154	127	121	200	-
41	Niob	Nb	198	145	164	147	125	116	200	-
42	Molybdän	Mo	190	145	154	138	121	113	200	-
43	Technetium	Tc	183	135	147	128	120	110	200	-
44	Ruthenium	Ru	178	130	146	125	114	103	200	-
45	Rhodium	Rh	173	135	142	125	110	106	200	-
46	Palladium	Pd	169	140	139	120	117	112	163	163
47	Silber	Ag	165	160	145	128	139	137	172	172
48	Cadmium	Cd	161	155	144	136	144		158	158
49	Indium	In	156	155	142	142	136	146	193	193
50	Zinn	Sn	145	145	139	140	130	132	217	217
51	Antimon	Sb	133	145	139	140	133	127	200	206 *
52	Tellur	Te	123	140	138	136	128	121	206	206
53	Iod	I	115	140	139	133	129	125	198	198
54	Xenon	Xe	108		140	131	135	122	216	216
55	Caesium	Cs	298	260	244	232	209		200	343 *
56	Barium	Ba	253	215	215	196	161	149	200	268 *
57	Lanthan	La		195	207	180	139	139	200	-
58	Cer	Ce		185	204	163	137	131	200	-
59	Praseodym	Pr	247	185	203	176	138	128	200	-
60	Neodym	Nd	206	185	201	174	137		200	-
61	Promethium	Pm	205	185	199	173	135		200	-
62	Samarium	Sm	238	185	198	172	134		200	-
63	Europium	Eu	231	185	198	168	134		200	-
64	Gadolinium	Gd	233	180	196	169	135	132	172	-
65	Terbium	Tb	225	175	194	168	135		166	-
66	Dysprosium	Dy	228	175	192	167	133		155	-
67	Holmium	Ho		175	192	166	133		196	-
68	Erbium	Er	226	175	189	165	133		202	-
69	Thulium	Tm	222	175	190	164	131		200	-
70	Ytterbium	Yb	222	175	187	170	129		200	-
71	Lutetium	Lu	217	175	187	162	131	131	200	-
72	Hafnium	Hf	208	155	175	152	128	122	200	-
73	Tantal	Ta	200	145	170	146	126	119	200	-
74	Wolfram	W	193	135	162	137	120	115	200	-
75	Rhenium	Re	188	135	151	131	119	110	200	-
76	Osmium	Os	185	130	144	129	116	109	200	-
77	Iridium	Ir	180	135	141	122	115	107	200	-
78	Platin	Pt	177	135	136	123	112	110	200	175
79	Gold	Au	174	135	136	124	121	123	200	166
80	Quecksilber	Hg	171	150	132	133	142		200	155
81	Thallium	Tl	156	190	145	144	142	150	200	196
82	Blei	Pb	154	180	146	144	135	137	200	202
83	Bismut	Bi	143	160	148	151	141	135	200	207 *
84	Polonium	Po	135	190	140	145	135	129	200	197 *
85	Astat	At			150	147	138	138	200	202 *
86	Radon	Rn	120		150	142	145	133	200	220 *
87	Francium	Fr			260	223	218		200	348 *
88	Radium	Ra		215	221	201	173	159	200	283 *
89	Actinium	Ac		195	215	186	153	140	200	-
90	Thorium	Th		180	206	175	143	136	200	-
91	Protactinium	Pa		180	200	169	138	129	200	-
92	Uran	U		175	196	170	134	118	200	186
93	Neptunium	Np		175	190	171	136	116	200	-
94	Plutonium	Pu		175	187	172	135		200	-
95	Americium	Am		175	180	166	135		200	-
96	Curium	Cm			169	166	136		200	-
97	Berkelium	Bk				168	139		200	-
98	Californium	Cf				168	140		200	-
99	Einsteinium	Es				165	140		200	-
100	Fermium	Fm				167			200	-
101	Mendelevium	Md				173	139		200	-
102	Nobelium	No				176			200	-
103	Lawrencium	Lr				161	141		200	-
104	Rutherfordium	Rf				157	140	131	200	-
105	Dubnium	Db				149	136	126	200	-
106	Seaborgium	Sg				143	128	121	200	-
107	Bohrium	Bh				141	128	119	200	-
108	Hassium	Hs				134	125	118	200	-
109	Meitnerium	Mt				129	125	113	200	-
110	Darmstadtium	Ds				128	116	112	186	-
111	Roentgenium	Rg				121	116	118		-
112	Copernicium	Cp				122	137	130		-
113	Nihonium	Nh				136				-
114	Flerovium	Fl				143				-
115	Moscovium	Mc				162				-
116	Livermorium	Lv				175				-
117	Tenness	Ts				165				-
118	Oganesson	Og				157				-

Quellen und weitere Informationen

Berechnete Atomradien: rber

[1.1] - E. Clementi, D. L. Raimondi, W. P. Reinhardt:
Atomic Screening Constants from SCF Functions. II. Atoms with 37 to 86 Electrons.
J. Chem. Phys., (1967), DOI 10.1063/1.1712084.

Empirische Daten: remp

[2.1] - J. C. Slater:
Atomic Radii in Crystals.
Journal of Chemical Physics, (1964), DOI 10.1063/1.1725697.

Kovalente Atomradien: rkov

[3] - Beatriz Cordero et al.:
Covalent radii revisited.
Dalton Transactions, (2008), DOI 10.1039/B801115J.

Kovalenzradien für Atome in Einfachbindungen: rkeib

[3a.1] - Pekka Pyykkö, Michiko Atsumi:
Molecular Single-Bond Covalent Radii for Elements 1 - 118.
Chemistry - A European Journal, (2008), DOI 10.1002/chem.200800987.

Kovalenzradien für Atome in Doppelbindungen: rkdob

[3b.1] - Pekka Pyykkö, Michiko Atsumi:
Molecular Double-Bond Covalent Radii for Elements Li-E112.
Chemistry - A European Journal, (2009), DOI 10.1002/chem.200901472.

Additive Kovalenzradien für Atome in Dreifachbindungen: rkdfb

[3c.1] - S. Riedel, P.Pyykkö, M. Patzschke:
Triple-Bond Covalent Radii.
Chemistry - A European Journal, (2005), DOI 10.1002/chem.200401299.

Van-der-Waals-Radien: rvdw1 und rvdw2

[4a] - A. Bondi:
Van der Waals Volumes and Radii.
The Journal of Physical Chemistry, (1964), DOI10.1021/j100785a001.

[4b] - M. Mantina, A.C. Chamberlin, R. Valero, C.J. Cramer, D.G. Truhlar:
Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group.
The Journal of Physical Chemistry, (2009), DOI 10.1021/jp8111556.

Kategorie: Chemische Elemente

Letzte Änderung am 29. November 2022.

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