Raio covalente

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O raio covalente , r cov , é uma medida do tamanho de um átomo que faz parte de uma ligação covalente . Geralmente é medido em picômetros (pm) ou angstroms (Å), com 1 Å = 100 pm.

Em princípio, a soma dos dois raios covalentes deve ser igual ao comprimento da ligação covalente entre dois átomos, R (AB) = r (A) + r (B). Além disso, raios diferentes podem ser introduzidos para ligações simples, duplas e triplas (r 1 , r 2 e r 3 abaixo), em um sentido puramente operacional. Essas relações certamente não são exatas porque o tamanho de um átomo não é constante, mas depende de seu ambiente químico. Para ligações heteroatômicas A–B, termos iônicos podem entrar. Muitas vezes, as ligações covalentes polaressão mais curtos do que seria esperado com base na soma dos raios covalentes. Os valores tabulados dos raios covalentes são valores médios ou idealizados, que, no entanto, mostram uma certa transferibilidade entre diferentes situações, o que os torna úteis.

Os comprimentos de ligação R (AB) são medidos por difração de raios X (mais raramente, difração de nêutrons em cristais moleculares ). A espectroscopia rotacional também pode fornecer valores extremamente precisos de comprimentos de ligação. Para ligações homonucleares A–A, Linus Pauling considerou o raio covalente como metade do comprimento da ligação simples no elemento, por exemplo, R (H–H, em H 2 ) = 74,14 pm então r cov(H) = 37,07 pm: na prática, é comum obter um valor médio de uma variedade de compostos covalentes, embora a diferença seja geralmente pequena. Sanderson publicou um conjunto recente de raios covalentes não polares para os elementos do grupo principal, [1] mas a disponibilidade de grandes coleções de comprimentos de ligação, que são mais transferíveis , do Cambridge Crystallographic Database [2] [3] tornou raios covalentes obsoletos em muitas situações.

Raios médios

Os valores na tabela abaixo são baseados em uma análise estatística de mais de 228.000 comprimentos de títulos experimentais do Cambridge Structural Database. [4] Para o carbono, os valores são dados para as diferentes hibridações dos orbitais.

Raios covalentes em pm da análise do Cambridge Structural Database , que contém cerca de 1.030.000 estruturas cristalinas [4]
H   Ele
1   2
31(5)   28
Li Ser   B C N O F Não
3 4 Raio ( desvio padrão ) / pm 5 6 7 8 9 10
128(7) 96(3)   84(3) sp 3 76(1)
sp 2 73(2)
sp 69(1)
71(1) 66(2) 57(3) 58
N / D 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 Companhia Ni Cu Zn Ga Ge Como 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) ls 139(5)
hs 161(8)
ls 132(3)
hs 152(6)
ls 126(3)
hs 150(7)
124(4) 132(4) 122(4) 122(3) 120(4) 119(4) 120(4) 120(3) 116(4)
Rb Sr   S Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD Dentro Sn Sb Te eu 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)
C BA * Lu Hf Ta C OS Ir PT Au Hg Tl Pb Bi Po No Rn
55 56   71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
244(11) 215(11)   175(10) 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 **
87 88
260 221(2)
 
  * Ce Pr Nd PM Sm UE D'us Tb Dy Ho É Tm Yb
  57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
  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)
  ** Ac º Pai você Np Pu Sou Cm
  89 90 91 92 93 94 95 96
  215 206(6) 200 196(7) 190(1) 187(1) 180(6) 169(3)

Raios para ligações múltiplas

Uma abordagem diferente é fazer um ajuste autoconsistente para todos os elementos em um conjunto menor de moléculas. Isso foi feito separadamente para ligações simples, [5] duplas, [6] e triplas [7] até elementos superpesados. Foram utilizados dados experimentais e computacionais. Os resultados de ligações simples são muitas vezes semelhantes aos de Cordero et al. [4] Quando são diferentes, os números de coordenação utilizados podem ser diferentes. Este é notavelmente o caso da maioria dos metais de transição (d e f). Normalmente espera-se que r 1 > r 2 > r 3. Desvios podem ocorrer para ligações múltiplas fracas, se as diferenças do ligante forem maiores do que as diferenças de R nos dados usados.

Note que elementos até o número atômico 118 ( oganesson ) já foram produzidos experimentalmente e que há estudos químicos sobre um número crescente deles. A mesma abordagem auto-consistente foi usada para ajustar raios covalentes tetraédricos para 30 elementos em 48 cristais com precisão subpicômetro. [8]

Raios covalentes de ligação simples, [5] dupla, [6] e tripla [7] , determinados usando tipicamente
400 distâncias primárias experimentais ou calculadas, R , por conjunto.
H   Ele
1   2
32
-
-
  46
-
-
Li Ser   B C N O F Não
3 4 Raio / pm : 5 6 7 8 9 10
133
124
-
102
90
85
ligação simples

ligação dupla

ligação tripla

85
78
73
75
67
60
71
60
54
63
57
53
64
59
53
67
96
-
N / D 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 Companhia Ni Cu Zn Ga Ge Como 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   S Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD Dentro Sn Sb Te eu 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
C BA * Lu Hf Ta C OS Ir PT Au Hg Tl Pb Bi Po No 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 ** Lr Rf Db Sg Bh Hs Monte Ds Rg Cn Nh Fl Mc Nível 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
-
-
 
  * Ce Pr Nd PM Sm UE D'us Tb Dy Ho É 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 º Pai você Np Pu Sou Cm Bk Cf Es Fm Md Não
  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
-
-

Veja também

Referências

  1. ^ Sanderson, RT (1983). "Eletronegatividade e energia de ligação". Jornal da Sociedade Americana de Química . 105 (8): 2259-2261. doi : 10.1021/ja00346a026 .
  2. ^ Allen, FH; Kennard, O.; Watson, DG; Brammer, L.; Orpen, AG; Taylor, R. (1987). "Tabela de comprimentos de ligação determinados por raios-X e difração de nêutrons". 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). "Suplemento. Tabelas de comprimentos de ligação determinados por raios-X e difração de nêutrons. Parte 2. Compostos organometálicos e complexos de coordenação dos metais do bloco d e f". Jornal da Sociedade Química, Dalton Transactions (12): S1. doi : 10.1039/DT98900000S1 .
  4. ^ a b c Beatriz Cordero; Verónica Gómez; Ana E. Platero-Prats; Marc Revés; Jorge Echeverría; Eduardo Cremades; Flávia Barragán; Santiago Álvarez (2008). "Raios covalentes revisitados". Dalton Trans. (21): 2832-2838. doi : 10.1039/b801115j . PMID 18478144 . S2CID 244110 .  
  5. ^ a b P. Pyykkö; M. Atsumi (2009). "Raios covalentes de ligação simples molecular para elementos 1-118". Química: Um Jornal Europeu . 15 (1): 186–197. doi : 10.1002/chem.200800987 . PMID 19058281 . 
  6. ^ a b P. Pyykkö; M. Atsumi (2009). "Raios Covalentes de Ligação Dupla Molecular para Elementos Li-E112". Química: Um Jornal Europeu . 15 (46): 12770–12779. doi : 10.1002/chem.200901472 . PMID 19856342 . . A Figura 3 deste artigo contém todos os raios das refs. [5-7]. O desvio quadrático médio de cada conjunto é 3 pm.
  7. ^ a b P. Pyykkö; S. Riedel; M. Patzschke (2005). "Raios covalentes de ligação tripla". Química: Um Jornal Europeu . 11 (12): 3511–3520. doi : 10.1002/chem.200401299 . PMID 15832398 . 
  8. ^ P. Pyykkö (2012). "Raios covalentes tetraédricos reajustados para sólidos". Revisão Física B . 85 (2): 024115, 7 p. Bibcode : 2012PhRvB..85b4115P . doi : 10.1103/PhysRevB.85.024115 .