مقدمه:
در سال‌هاي آخر دانشمندان فيزيك كشف كردند كه الكترون هنگامي كه به دور هسته‌ي ماده مي‌چرخد مثل اين است كه جسم كوچك ديگري كه باري مخالف بار الكترون دارد وجود دارد كه يا ماده ناميده مي‌شود.
خداوند تبارك و تعالي در برخي از آيات سوره‌هاي قران در مورد طبيعت و مواد موجود در طبيعت و اين كه در جهان از هر چه دو زوج آفريده سخن به ميان اورده است. «و من كل شيء خلقنا زوجين . . . »
پيشگفتار:
موضوع مورد مطالعه شعاع اتمي و روش‌هاي محاسبه‌ي آن مي‌باشد كه اين جانب به دليل علاقه‌مند بودن به علم شيمي پژوهش در مورد آن را متقبل شدم و تا تحقيق در مورد شعاع كوالانسي يا شعاع اتمي كه مخصوص برخي عناصر است كه به طبقات زير تفكيك مي‌شود.
1ـ شعاع واندروالس: كه مخصوص اندازه‌گيري شعاع گازهاي نجيب (گروه 18 جدول تناوبي) است.
2ـ شعاع يوني كوالان: كه مخصوص فلزات و اكثراً عناصر واسطه جدول تناوبي مي‌باشد و ساير شعاع‌هايي كه بحث در مورد انها صرفنظر مي‌كنيم.
شعاع كوالانسي اتم:
اگر اتم رابه صورت كره‌اي در نظر بگيريم كه هسته آن در مركز اين كرده قرار داشته باشد شعاع چنين كره‌اي را مي‌توان شعاع آن اتم در نظر گرفت اما از آن جا كه در عمل به علت اين كه حركت الكترون در فضاي اتم نامنظم است و الكترون‌ها در اطراف هسته پراكنده‌اند تصور اتم به صورت يك كره محدود و منظم، بي معني است بنابراين مفهوم بالا، براي شعاع اتم منطقي به نظر نمي‌رسد از اين رو به جاي ان معمولاً به طور قراردادي، نصف طول پيوند كوالانسي يگانه بين دو اتم از يكي عنصر در ملكول دو اتمي آن مطابق شكل 3ـ3 در نظر مي‌گيريم و آن را شعاع كوالانسيي و يا «شعاع اتمي» آن عنصر مي نامند.
به عنوان مثال طول پيوند كوالانسي ييگانه نكر (CL_ CL) در ملكول ان 198Pm* است. بنابراين اندازه‌ي شعاع كوالانسي لكه، نصف اين مقدار، يعني 198:2 =99Pm است1.
شكل 3ـ3 نمايش شعاع كوالانسي يك اتم در ملكول A2
شعاع واندروالس
مي دانيد كه اتمهاي گاز نجيب نمي‌توانند با يكديگر تركيب شوند و ملكول‌هاي دو اتمي تشكيل دهند. به بياني روشنتر، طول پيوند در مورد آنها مفروض ندارد. در نتيجه نمي‌توان نصف ان را بر حسب قرارداد شعاع كوالانس يا اتمي گازهاي نجيب در نظر گرفت1:
واقعيت اين است كه در حالت جامد، اتمهاي گازهاي نجيب، بر اثر نيروي جاذبه‌اي لاندن تا حد مماس شدنن به يكديگر نزديك مي‌شوند. با توجه به اين واقعيت، دانشمندان، نصف فاصله بين هسته‌هاي دو اتم مجاور از اين عنصرها را مطابق شكل 4ـ3 شعاع واندروالسي آنها در نظر گرفتند ودر واقع، همان مفهوم شعاع اتمي آنها را دارد2.
شكل 4ـ3
نمايش شعاع واندروالس در گازهاي نجيب
بدين ترتيب، با اين كه ممكن است شعاع واندروالس يك اتم كميت نامتغيير و ساده‌اي به نظر برسد اما چنين چيزي نيست اندازه‌ي هر اتم بستگي به اين دارد كه چقدر به وسيله نيروهاي خارجي فشرده شده است در بلوري مركب از گاز نجيب اين است نيروهاي نسبتاً ضعيف هستند در برخورد ملكول‌هاي گاز نيروهاي بيشتري وارد مي‌شود و برسي گازها غالباً متناسب است از نصف فاصله نزديك نزديكترين تماس دو ملكول وقتي كه هيچ نوع انرژي جنبشي به غير از انچه كه نيروهاي جاذبه‌ي (واندروالس) حاصل مي‌گردد در بين دو ملكول وجود نداشته باشد3.
با اين كه بدين ترتيب بايد انتظار داشت كه شعاع‌هاي واندروالسي تا حدي بر اساس محيط اطراف اتم تغيير پيدا كند اما به هر حال مي‌توانيم آنها را براي تعيين فاصله‌هاي غيرپيوندي با موقعيت معقولي به كار ببريم. غالباً يك دسته مقادير تا حدي متفاوت نظير F=135Pm و Cl= 180 Pm و . . . يافت مي‌شود اين مقادير توسط پالينك در زماني پيشنهاد گرديد كه واژه‌هاي تجربي كمي در دسترس بود و اساس آن بر شباهت مقدار شعاع واندروالس و شعاع آنيوني استوار است با اين كه اين مقادير در حد معقول دقيق هستند اما اكنون واربهاي تجربي مربوط به شعاع‌هاي كريستال لوگرافي با سرعت كافي در حال جمع شدن است. به نحوي كه مي‌شود اين تخمين‌هاي اوليه را كنار گذاشت1.
شعاع يوني:
در فلزات گروه اصلي با پيش‌روي از يك طرف به طرف ديگر بار يوني هم در حال افزايش يافتن ايست. كه اين باعث يك افت ناگهاني در اندازه‌ي كاتيون مي گردد Na( 102pm) و Mg (72pm) و Al (53.5 pm) مي‌باشد.
در مورد فلزات واسطة چنگ گانگي حالت اسپين بر نحوة نزديك شدن آنيون ها به كاتيون تأثير مي‌گذارد و اين خود شعاع موثر را تغيير مي‌دهد2.
شعاع كووالان
شعاع كوالان كه از تقسيم طول پيوندهاي هم هسته بر عدد 2 بدست آمده‌اند در بسياري موراد پيوند يك گانه هم هسته‌اي كه مناسب باشد اندازه‌گيري نشده است و مثلاً براي بدست آوردن شعاع اتم A شعاع كوالان نسبت داده شده به آن به طور غير مستقيم از كم كردن شعاع كوالان عنصرB از پيوند ناهمقطبي AB حاصل مي‌شود.
به طور كلي معمولاً مشاهده مي‌گردد كه طول پيوندي اتم الكتروپوزيتو* با يك اتم الكترو نگاتيور قدري كوتاهتر از حدي است كه بر اساس شعاع كوالان نسبت داده شده به آنها انتظار مي‌رود شوميكرو واستيونسن رابطه زيرر را پيشنهاد كرد.
rAB= rA + rB – 9Δx
كه در ان ax اختلاف الكترونگاتيوريته اتم A با اتم B است1.
براي نمونه
مورد انتظار r rA + rB پيوند ملكول
HF HF 108 92
Hcl H-cl 36 128
Brcl Br- cl 213 214
Icl I- cl 232 232
