Atom radiusi — atom yadrosi bilan ushbu atomning elektron qobig‘idagi kamida bitta elektron mavjud bo‘lgan eng uzoq barqaror orbita orasidagi masofa. Kvant mexanikasi nuqtayi nazaridan, atomlarning aniq chegaralari yo‘q. Yadroga bog‘langan elektronning undan ma’lum bir masofada bo‘lish ehtimoli masofa ortgani sari tez kamayadi. Shu sababli atomga muayyan radius belgilanadi va bu radiusli shar ichida elektron zichligining asosiy qismi (taxminan 90 foizi) joylashgan deb hisoblanadi. Atom radiusining bir nechta ta’rifi mavjud➤, ulardan eng ko‘p ishlatiladigan uchtasi: Van-der-Vaals radiusi, ion radiusi va kovalent radius.

Ta’rifiga qarab, «atom radiusi» atamasi faqat alohida atomlarga yoki kondensatsiyalangan muhitdagi, kovalent bog‘langan molekulalardagi, shuningdek, ionlashgan va qo‘zg‘algan holatlardagi atomlarga ham nisbatan qo‘llanishi mumkin. Uning qiymati tajribaviy o‘lchash orqali aniqlanadi yoki nazariy modellar asosida hisoblanadi. Radius qiymati atomning holati va atrof-muhitga bog‘liq bo‘lishi mumkin.

Elektronlarning aniq belgilangan orbitalari yoki chegaralari yo‘q. Ularning joylashuvini ehtimollik taqsimotlari orqali ifodalash mumkin: bu taqsimotlar yadrodan uzoqlashgan sari keskin uzilmasdan, asta-sekin kamayadi. Bundan tashqari, kondensatsiyalangan moddalarda va molekulalarda atomlarning elektron bulutlari odatda ma’lum darajada bir-birini qoplaydi. Ayrim elektronlar ikki yoki undan ortiq atomni qamrab olgan sohada harakatlanishi, ya’ni bir vaqtning o‘zida bir nechta atomga «tegishli» bo‘lishi mumkin.

Ko‘pchilik ta’riflarga ko‘ra, alohida neytral atomlarning radiuslari 30 dan 300 pm gacha (yoki 0,3 dan 3 angstrem gacha), atom yadrolarining radiuslari esa 0,83 dan 10 fm gacha bo‘ladi. Demak, odatiy atom radiusi yadrosi radiusidan taxminan 30 ming marta katta.

Ko‘p hollarda atomning shakli taqriban shar shaklida tasvirlanadi. Bu faqat qo‘pol yaqinlashuv bo‘lsa-da, suyuqlik va qattiq moddalarning zichligi, suyuqliklarning molekulyar elaklar orqali diffuziyalanishi, atomlar va ionlarning kristallardagi joylashuvi, shuningdek, molekulalarning o‘lchami va shakli kabi ko‘plab hodisalarni miqdoriy tushuntirishga yordam beradigan boshlang‘ich modeldir.

Atom radiuslari kimyoviy elementlar davriy jadvalining muayyan qonuniyatlariga muvofiq o‘zgaradi. Masalan, davriy jadvaldagi har bir davr (qator) bo‘ylab chapdan o‘ngga, ishqoriy metallardan nodir gazlargacha atom radiuslari odatda kichrayadi, har bir guruh (ustun) bo‘ylab yuqoridan pastga esa kattalashadi. Har bir davr oxiridagi nodir gazdan keyingi davr boshidagi ishqoriy metallga o‘tilganda atom radiusi keskin ortadi. Atom radiuslarining bu o‘zgarish qonuniyatlari (elementlarning boshqa kimyoviy va fizik xossalari bilan bir qatorda) elektron qobiq nazariyasi asosida tushuntiriladi va kvant nazariyasining to‘g‘riligini tasdiqlovchi dalillardan biridir. Davriy jadvalda atom radiuslari kichrayishining sababi shundaki, atom raqami ortishi bilan atomdagi protonlar soni ko‘payadi, qo‘shimcha elektronlar esa o‘sha elektron qobiqqa joylashadi. Natijada atom yadrosining tashqi elektronlarga ta’sir etuvchi samarali zaryadi ortib, ularni kuchliroq tortadi. Shu tariqa elektron buluti siqiladi va atom radiusi kichrayadi.

1920-yilda atomlarning o‘lchamini rentgen-strukturaviy tahlil yordamida aniqlash imkoniyati paydo bo‘lganidan ko‘p o‘tmay, bitta elementga tegishli barcha atomlarning radiuslari bir xil degan taxmin ilgari surilgan. Ammo 1923-yilda kristallar haqida ko‘proq ma’lumot to‘plangach, bir xil element atomlarini turli kristall tuzilmalarda taqqoslashda ularni shar shaklida tasvirlash har doim ham to‘g‘ri emasligi aniqlandi.

Atom radiusining keng qo‘llanadigan ta’riflari quyidagilardan iborat:

• Van-der-Vaals radiusi, Van-der-Vaals radiuslari — o‘zaro kimyoviy bog‘ bilan bog‘lanmagan, turli molekulalarga mansub eng yaqin bir xil atomlar yadrolari orasidagi masofaning yarmiga teng kattalik (masalan, molekulyar kristallarda).
• Ion radiusi: element ionining muayyan ionlanish holatidagi shartli radiusi. U shu ionlarni o‘z ichiga olgan kristall tuzlarda atom yadrolari orasidagi masofadan kelib chiqib aniqlanadi. Nazariy jihatdan qo‘shni qarama-qarshi zaryadli ikki ion orasidagi masofa (bog‘ uzunligi, ya’ni ion bog‘ining uzunligi) ushbu ionlarning ion radiuslari yig‘indisiga teng bo‘lishi kerak.
• Kovalent radius: element atomlarining boshqa atomlar bilan kovalent bog‘langan holatdagi shartli radiusi; u molekuladagi atom yadrolari orasidagi masofaga asoslanib aniqlanadi. Nazariy jihatdan molekulada o‘zaro bog‘langan ikki atom orasidagi masofa (kovalent bog‘ uzunligi) ularning kovalent radiuslari yig‘indisiga teng bo‘lishi kerak.
• Metall radiusi: element atomlari boshqa atomlar bilan metall bog‘lari orqali bog‘langan holatdagi shartli radiusi.
• Bor radiusi: eng kichik energiyali elektron orbitasining radiusi. Bu radius Bor atom modeli (1913) orqali bashorat qilingan. U faqat bitta elektronga ega atom va ionlarga, masalan, vodorod, bir marta ionlashgan geliy va pozitroniyga tatbiq etiladi. Modelning o‘zi hozir eskirgan bo‘lsa-da, vodorod atomining Bor radiusi fundamental fizik doimiylardan biri hisoblanadi.

Jadvalda kimyoviy elementlarning tajriba yo‘li bilan o‘lchangan kovalent radiuslari keltirilgan. Bu qiymatlarni amerikalik kimyogar J. Sleyter 1964-yilda e’lon qilgan. Qiymatlar pikometrlarda (pm yoki 1 × 10-12 m), taxminan 5 pm aniqlik bilan berilgan. Radius kattalashgan sari kataklar rangi qizildan sariqqa o‘tadi; kulrang ma’lumot yo‘qligini bildiradi.

Atom radiusining atom raqami ortishi bilan o‘zgarishi elektronlarning sig‘imi cheklangan qobiqlarda joylashishi orqali tushuntiriladi. Qobiqlar odatda radiusi ortib borish tartibida to‘ladi, chunki manfiy zaryadlangan elektronlarni atom yadrosidagi musbat zaryadli protonlar tortadi. Davriy jadvalning har bir qatori bo‘ylab atom raqami oshgan sari qo‘shimcha elektronlar o‘sha tashqi qobiqqa joylashadi. Yadro zaryadi ortgani uchun qobiq radiusi asta-sekin kichrayadi. Inert gazlar atomlarida tashqi qobiq to‘liq to‘lgan bo‘ladi. Shu sababli keyingi element — ishqoriy metallning qo‘shimcha elektroni navbatdagi tashqi qobiqqa o‘tadi. Atom radiusining keskin ortishi shu bilan izohlanadi.

Yadro zaryadining ortishi elektronlar sonining ko‘payishi bilan qisman muvozanatlashadi. Bu hodisa ekranlash^[ingl.] deb ataladi. U davriy jadvalning har bir ustunida atomlar o‘lchami nima uchun odatda kattalashishini tushuntiradi. Bu qonuniyatdan muhim istisno — lantanoidlar siqilishi. Bu lantanoidlar guruhiga kiruvchi elementlar (atom raqamlari 58—71) ion radiuslarining kutilganidan kichik bo‘lishidir. Bunga 4f-orbital elektronlari yadro zaryadini yetarli darajada ekranlamasligi sabab bo‘ladi.

Asosan, davr bo‘ylab yadrodagi protonlar soni ortgani tufayli atom radiusi kichrayadi. Protonlar ko‘payganda yadro musbat zaryadi kuchayib, elektronlarni kuchliroq tortadi va atom radiusini kamaytiradi. Davriy jadvalning ustunlari (guruhlari) bo‘ylab yuqoridan pastga tushgan sari atom radiusi kattalashadi, chunki energiya sathlari soni ortadi va protonlar bilan elektronlar orasidagi masofa ham ko‘payadi. Bundan tashqari, elektronlarning ekranlash ta’siri protonlarning tortish kuchini susaytiradi. Natijada boshqa elektronlar musbat zaryadlangan yadrodan uzoqlashishi mumkin. Shu tariqa atomning o‘lchami (radiusi) kattalashadi.

Quyidagi jadvalda atom radiusiga ta’sir qiluvchi asosiy omillar keltirilgan:

Lantanoidlar guruhiga mansub kimyoviy elementlarning 4f-ostqobig‘idagi, seriy (Z = 58) dan lyutetsiy (Z = 71) gacha bosqichma-bosqich to‘lib boradigan elektronlar ortib boruvchi yadro zaryadini yetarlicha samarali ekranlamaydi. Lantanoidlardan bevosita keyin keladigan elementlarning atom radiuslari kutilganidan kichikroq bo‘ladi va davriy jadvalda ularning aynan yuqorisida joylashgan elementlarning atom radiuslariga deyarli teng bo‘ladi. Shu sababli gafniyning atom radiusi (va kimyoviy xossalari) sirkoniynikiga deyarli teng, tantalning atom radiusi esa niobiynikiga teng va hokazo. Lantanoidlar siqilishining ta’siri platinagacha (Z = 78) seziladi; undan keyin bu ta’sir relyativistik effekt tufayli susayadi; bu hodisa inert juftlik effekti deb ataladi^[ingl.].

Lantanoidlar siqilishi quyidagi 5 ta ta’sirni keltirib chiqaradi:

1. Ln3 + ionlarining o‘lchami atom raqami ortgan sari muntazam kichrayadi. Fayans qoidalariga^[ingl.] ko‘ra, Ln³⁺ ionlari o‘lchamining kichrayishi kovalent bog‘lanish xususiyatini kuchaytiradi va Ln³⁺ hamda OH⁻ ionlari orasidagi asosli bog‘lanishni Ln(OH)₃ tarkibida kamaytiradi. Natijada Yb(OH)₃ va Lu(OH)₃ issiq, konsentrlangan NaOH da qiyin eriydigan darajaga keladi. Demak, Ln³⁺:
   La³⁺ > Ce³⁺ > …, … > Lu³⁺.
2. Ion radiuslarining muntazam kichrayishi kuzatiladi.
3. Atom raqami ortishi bilan ionlarning qaytaruvchi sifatida ta’sir ko‘rsatish qobiliyati muntazam pasayadi.
4. d-blokdagi o‘tish elementlarining ikkinchi va uchinchi qatorlari xossalari jihatidan bir-biriga juda yaqin.
5. Bu elementlar tabiiy minerallarda birgalikda uchraydi va ularni ajratish qiyin.

d-siqilish^[ingl.] lantanoidlar siqilishiga qaraganda kuchsizroq namoyon bo‘ladi, ammo xuddi shu sababga ko‘ra yuz beradi. Bunda 3d-elektronlarning ekranlash qobiliyati pastligi o‘tish metallarining birinchi qatoridan keyin keluvchi elementlarning, ya’ni galliy (Z = 30) dan brom (Z = 35) gacha bo‘lgan elementlarning atom radiuslari va kimyoviy xossalariga ta’sir qiladi.

Jadvalda italyan kimyogari Enriko Klementi^[ingl.] va boshqa tadqiqotchilar 1967-yilda e’lon qilgan nazariy modellarga asoslanib hisoblangan atom radiuslari keltirilgan. Qiymatlar pikometrlarda (pm) berilgan.

• Rabinovich V. A., Xavin Z. Ya. Qisqacha kimyo ma’lumotnomasi. 2-nashr, tuzatilgan va to‘ldirilgan. — L.: Ximiya, 1978. — 392 bet.