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共有結合半径r covは、共有結合の一部を形成する原子のサイズの尺度です。通常はピコメートル(pm) またはオングストローム(Å)で測定され、1 Å = 100 pm です。
原則として、2 つの共有結合半径の合計は、2 つの原子間の共有結合長、 R (AB) = r (A) + r (B) に等しくなります。さらに、純粋に操作上の意味で、単結合、二重結合、三重結合に異なる半径を導入できます (以下の r 1、 r 2、 r 3 )。原子のサイズは一定ではなく、その化学的環境に依存するため、これらの関係は確かに正確ではありません。ヘテロ原子A–B 結合の場合、イオン項が入ることがあります。極性共有結合は、共有結合半径の合計に基づいて予想されるよりも短くなることがよくあります。表に示された共有結合半径の値は、平均値または理想化された値ですが、それでもさまざまな状況間で一定の転送可能性を示しており、有用です。
結合長R (AB) は、X 線回折(まれに分子結晶の中性子回折)によって測定されます。回転分光法でも、極めて正確な結合長の値が得られます。等核A–A 結合の場合、ライナス・ポーリングは共有結合半径を元素の単結合長の半分としました。たとえば、R (H–H、H 2の場合) = 74.14 pm なので、r cov (H) = 37.07 pm となります。実際には、さまざまな共有結合化合物から平均値を取得するのが一般的ですが、その差は通常小さいです。サンダーソンは最近、主族元素の非極性共有結合半径のセットを発表しましたが[1]、ケンブリッジ結晶学データベース[2] [3]には、より転送しやすい結合長の大規模なコレクションが用意されているため、共有結合半径は多くの状況で時代遅れになっています。
平均半径
下の表の値は、ケンブリッジ構造データベースの228,000以上の実験的結合長の統計分析に基づいています。[4]炭素の場合、軌道の 異なる混成に対して値が与えられています。
多重結合の半径
別のアプローチは、より小さな分子セット内のすべての元素について自己無撞着な適合を行うことである。これは、 超重元素までの単結合、 [5]、 二重結合、[6] 、三重結合[7]について別々に行われた。実験データと計算データの両方が使用された。単結合の結果は、多くの場合、Cordero ら[4]の結果と類似している。それらが異なる場合、使用される配位数も異なる可能性がある。これは、ほとんどの (d および f) 遷移金属の場合に顕著である。通常、r 1 > r 2 > r 3であると予想される。配位子の差が使用されるデータ内の Rの差よりも大きい場合、弱い多重結合で偏差が発生する可能性がある。
原子番号118（オガネソン）までの元素が現在実験的に生成されており、それらの元素の化学的研究が増加していることに注目してください。同じ自己矛盾のないアプローチを使用して、48個の結晶中の30個の元素の四面体共有結合半径をサブピコメートルの精度で適合させました。[8]
参照
参考文献
- ^ Sanderson, RT (1983). 「電気陰性度と結合エネルギー」.アメリカ化学会誌. 105 (8): 2259–2261. doi :10.1021/ja00346a026.
- ^ Allen, FH; Kennard, O.; Watson, DG; Brammer, L.; Orpen, AG; Taylor, R. (1987). 「X線および中性子回折による結合長の表」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). 「補足。X 線および中性子回折によって決定された結合長の表。パート 2。d および f ブロック金属の有機金属化合物と配位錯体」。Journal of the Chemical Society、Dalton Transactions (12): S1。doi : 10.1039/DT98900000S1。
- ^ abc ベアトリス・コルデロ;ベロニカ・ゴメス。アナ・E・プラテロ＝プラッツ。マルク・レヴェス。ホルヘ・エチェベリア。エドゥアルド・クレマデス。フラビア・バラガン。サンティアゴ・アルバレス (2008)。 「共有結合半径の再考」。ダルトン交通局(21): 2832–2838。土井：10.1039/b801115j。PMID 18478144。S2CID 244110 。
- ^ ab P. Pyykkö; M. Atsumi (2009). 「元素 1-118 の分子単結合共有結合半径」.化学: ヨーロッパジャーナル. 15 (1): 186–197. doi :10.1002/chem.200800987. PMID 19058281.
- ^ ab P. Pyykkö; M. Atsumi (2009). 「元素 Li–E112 の分子二重結合共有半径」.化学: ヨーロッパジャーナル. 15 (46): 12770–12779. doi :10.1002/chem.200901472. PMID 19856342.この論文の図3には、文献[5-7]のすべての半径が記載されています。各セットの平均二乗偏差は3 pmです。
- ^ ab P. Pyykkö; S. Riedel; M. Patzschke (2005). 「三重結合共有結合半径」.化学: ヨーロッパジャーナル. 11 (12): 3511–3520. doi :10.1002/chem.200401299. PMID 15832398.
- ^ P. Pyykkö (2012). 「固体の四面体共有結合半径の再計算」Physical Review B . 85 (2): 024115, 7 p. Bibcode :2012PhRvB..85b4115P. doi :10.1103/PhysRevB.85.024115.