Орбитальные радиусы атомов и ионов

Синонимичное понятие — радиусы ионно-атомные. Под орбитальными радиусами понимают расчётные расстояния от ядра до внешних электронных орбиталей в атомах или ионах. Эти величины определяют размеры частиц в кристаллических решётках, молекулах и комплексных соединениях, влияя на такие свойства, как плотность, твёрдость, температуры плавления и кипения, а также химическую активность элементов.

Свойства

• Метод определения: расчётный (на основе квантово-механических моделей, в частности по максимуму радиальной плотности вероятности).
• Зависимость от заряда ядра: с увеличением порядкового номера в периоде радиусы постепенно уменьшаются (лантаноидное сжатие).
• Связь с ионной связью: радиусы ионов отличаются от радиусов нейтральных атомов; катионы всегда меньше, а анионы больше соответствующих атомов.
• Использование в кристаллографии: радиусы применяются для предсказания координационных чисел и типов кристаллических структур.

Современный контекст

Современные методы квантово-химического моделирования (теория функционала плотности, DFT) позволяют рассчитывать орбитальные радиусы с высокой точностью (погрешность менее 1%). Эти данные активно используются в геохимии (расчёт свойств минералов при высоких давлениях и температурах), материаловедении (дизайн новых твёрдых растворов и интерметаллидов) и геофизике (моделирование состава и плотности вещества в мантии и ядре Земли). Источник: Shannon R.D., Prewitt C.T. (1969). Acta Crystallographica B25, 925–946; дополнения для редкоземельных элементов (2020 г.).