รัศมีโคเวเลนต์

รัศมีโคเวเลนต์ (อังกฤษ: covalent radius r_cov) คือการวัดขนาดของอะตอมซึ่งประกอบกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ โดยที่หน่วยของรัศมีโคเวเลนต์ที่นิยมใช้ ได้แก่ พิโคเมตร (pm) หรือ อังสตรอม (Å) โดยที่ 1 อังสตรอม เท่ากับ 100 พิโคเมตร

โดยหลักการแล้ว ผลรวมของรัศมีโคเวเลนต์ระหว่างสองอะตอมควรจะเท่ากับความยาวพันธะโคเวเลนต์ระหว่างสองอะตอม โดยที่ค่าของรัศมีโคเวเลนต์ามารถแบ่งออกเป็นสามแบบ ได้แก่ พันธะเดี่ยว พันธะคู่ และ พันธะสาม ดังแสดงในตารางด้านล่าง อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีความสัมพันธ์ที่แน่นอนของค่าทั้งสามนี้ เนื่องจากความแตกต่างของสภาพแวดล้อมทางเคมี ส่งผลให้ขนาดของอะตอมมีค่าไม่คงที่ สำหรับ heteroatomic ความยาวพันธะไอออนิกอาจจะนำมาใช้แทนได้และบ่อยครั้งที่พบว่าความยาวพันธะโคเวเลนต์แบบมีขั้วจะสั้นกว่าผลบวกของรัศมีโควาเลนต์ ค่ารัศมีโคเวเลนต์ที่ระบุดังตารางข้างล่างเป็นทั้งค่าเฉลี่ยหรือค่าในอุดมคติ ส่งผลให้ค่าดังกล่าวสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ในหลาย ๆ กรณี

การวัดความยาวพันธะสามารถทำได้จากศึกษาการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (น้อยครั้งที่จะใช้การเลี้ยวเบนนิวตรอนบนผลึกโมเลกุล) นอกจากนั้น โรเทชันแนลสเปกโทรสโกปี (Rotational spectroscopy) ก็เป็นอีกวิธีที่วัดค่าความยาวพันธะ ได้อย่างแม่นยำ สำหรับ homonuclear ไลนัส พอลิงนำค่าความยาวพันธะมาหารด้วยสอง จะเท่ากับรัศมีโคเวเลนต์ เช่น ความยาวพันธะระหว่างอะตอมไฮโดรเจนในก๊าซไฮโดรเจน เท่ากับ 74.14 พิโคเมตร ดังนั้น รัศมีโคเวเลนต์ของอะตอมไฮโดรเจน เท่ากับ 37.07 พิโคเมตร ในทางปฏิบัติรัศมีโคเวเลนต์ของอะตอมควรจะคำนวณจากค่าเฉลี่ยของความยาวพันธะของสารประกอบโคเวเลนต์ชนิดต่าง ๆ

อย่างไรก็ตามค่าที่ได้จากวิธีนี้ก็แตกต่างจากวิธีดังกล่าวข้างต้นเพียงเล็กน้อย Sanderson ได้ทำการตีพิมพ์ค่าของรัศมีโคเวเลนต์แบบไม่มีขั้วสำหรับธาตุหลัก ๆ ^[1] แต่เนื่องจากข้อมูลของความยาวพันธะมีปริมาณมาก ส่งผลให้ค่ารัศมีโคเวเลนต์ในหลาย ๆ กรณีไม่ได้รับการปรับปรุง

ตารางของค่ารัศมีโคเวเลนต์

ค่าของรัศมีโคเวเลนต์จากเอกสารอ้างอิง (ดังแสดงในคอลัมน์ที่สามในตารางด้านล่าง) เป็นค่าที่ได้จากการวิเคราะห์เชิงสถิติที่มาจากข้อมูลมากกว่า 228,000 ค่าความยาวพันธะจาก Cambridge Structural Database^[2] ตัวเลขที่อยู่ในวงเล็บคือ ค่าประมาณของส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน วิธีการอื่นที่ใช้ในการคำนวณทำได้โดยการฟิตแบบ self-consistent ของทุก ๆ ธาตุในกลุ่มเล็ก ๆ ของชุดโมเลกุลต่าง ๆ โดยที่ค่ารัศมีโคเวเลนต์ของพันธะเดี่ยว (r₁)^[3] พันธะคู่ (r₂)^[4] และ พันธะสาม (r₃)^[5] ของธาตุเบาไปถึงธาตุหนัก แสดงในคอลัมน์ที่ 3-5 ในตารางด้านล่าง สำหรับค่าที่ระบุนี้ได้มาจากทั้งการคำนวณและการทดลอง (โดยปกติแล้ว r₁ > r₂ > r₃) จากค่าดังกล่าว รัศมีโคเวเลนต์ของพันธะเดี่ยว มีค่าใกล้เคียงกับ ค่ารัศมีโคเวเลนต์ของ Cordero et al. ซึ่งค่าที่แตกต่างกัน เนื่องมาจากความแตกต่างของเลขโคออดิเนชัน (coordination number) ของแต่ละชนิดอะตอม โดยส่วนใหญ่จะพบกับธาตุในพวกโลหะทรานสิชั่น (transition metals) ถ้าความแตกต่างของลิแกนด์มีค่ามากกว่าความแตกต่างของค่า R ในข้อมูลที่ถูกใช้ การเบี่ยงเบนอาจเกิดขึ้นสำหรับกรณีที่มีหลายพันธะแบบอ่อนเดียวกัน วิธีการด้วยตนเองที่สอดคล้องถูกนำมาใช้เพื่อให้เหมาะสมกับทรงสี่หน้ารัศมีโคเวเลนต์^[6]

Z	Symbol	r (Å) [2]	r1 (Å) [3]	r2 (Å) [4]	r3 (Å) [5]
1	H	0.31 (5)	0.32
2	He	0.28	0.46
3	Li	1.28 (7)	1.33	1.24
4	Be	0.96 (3)	1.02	0.90	0.85
5	B	0.84 (3)	0.85	0.78	0.73
6	C (sp3)	0.76 (1)	0.75
	C (sp2)	0.73 (2)		0.67
	C (sp)	0.69 (1)			0.60
7	N	0.71 (1)	0.71	0.60	0.54
8	O	0.66 (2)	0.63	0.57	0.53
9	F	0.57 (3)	0.64	0.59	0.53
10	Ne	0.58	0.67	0.96
11	Na	1.66 (9)	1.55	1.60
12	Mg	1.41 (7)	1.39	1.32	1.27
13	Al	1.21 (4)	1.26	1.13	1.11
14	Si	1.11 (2)	1.16	1.07	1.02
15	P	1.07 (3)	1.11	1.02	0.94
16	S	1.05 (3)	1.03	0.94	0.95
17	Cl	1.02 (4)	0.99	0.95	0.93
18	Ar	1.06 (10)	0.96	1.07	0.96
19	K	2.03 (12)	1.96	1.93
20	Ca	1.76 (10)	1.71	1.47	1.33
21	Sc	1.70 (7)	1.48	1.16	1.14
22	Ti	1.60 (8)	1.36	1.17	1.08
23	V	1.53 (8)	1.34	1.12	1.06
24	Cr	1.39 (5)	1.22	1.11	1.03
25	Mn (low spin)	1.39 (5)
	Mn (high spin)	1.61 (8)
	Mn		1.19	1.05	1.03
26	Fe (low spin)	1.32 (3)
	Fe (high spin)	1.52 (6)
	Fe		1.16	1.09	1.02
27	Co (low spin)	1.26 (3)
	Co (high spin)	1.50 (7)
	Co		1.11	1.03	0.96
28	Ni	1.24 (4)	1.10	1.01	1.01
29	Cu	1.32 (4)	1.12	1.15	1.20
30	Zn	1.22 (4)	1.18	1.20
31	Ga	1.22 (3)	1.24	1.17	1.21
32	Ge	1.20 (4)	1.21	1.11	1.14
33	As	1.19 (4)	1.21	1.14	1.06
34	Se	1.20 (4)	1.16	1.07	1.07
35	Br	1.20 (3)	1.14	1.09	1.10
36	Kr	1.16 (4)	1.17	1.21	1.08
37	Rb	2.20 (9)	2.1	2.02
38	Sr	1.95 (10)	1.85	1.57	1.39
39	Y	1.90 (7)	1.63	1.3	1.24
40	Zr	1.75 (7)	1.54	1.27	1.21
41	Nb	1.64 (6)	1.47	1.25	1.16
42	Mo	1.54 (5)	1.38	1.21	1.13
43	Tc	1.47 (7)	1.28	1.2	1.1
44	Ru	1.46 (7)	1.25	1.14	1.03
45	Rh	1.42 (7)	1.25	1.1	1.06
46	Pd	1.39 (6)	1.2	1.17	1.12
47	Ag	1.45 (5)	1.28	1.39	1.37
48	Cd	1.44 (9)	1.36	1.44
49	In	1.42 (5)	1.42	1.36	1.46
50	Sn	1.39 (4)	1.4	1.3	1.32
51	Sb	1.39 (5)	1.4	1.33	1.27
52	Te	1.38 (4)	1.36	1.28	1.21
53	I	1.39 (3)	1.33	1.29	1.25
54	Xe	1.40 (9)	1.31	1.35	1.22
55	Cs	2.44 (11)	2.32	2.09
56	Ba	2.15 (11)	1.96	1.61	1.49
57	La	2.07 (8)	1.8	1.39	1.39
58	Ce	2.04 (9)	1.63	1.37	1.31
59	Pr	2.03 (7)	1.76	1.38	1.28
60	Nd	2.01 (6)	1.74	1.37
61	Pm	1.99	1.73	1.35
62	Sm	1.98 (8)	1.72	1.34
63	Eu	1.98 (6)	1.68	1.34
64	Gd	1.96 (6)	1.69	1.35	1.32
65	Tb	1.94 (5)	1.68	1.35
66	Dy	1.92 (7)	1.67	1.33
67	Ho	1.92 (7)	1.66	1.33
68	Er	1.89 (6)	1.65	1.33
69	Tm	1.90 (10)	1.64	1.31
70	Yb	1.87 (8)	1.7	1.29
71	Lu	1.87 (8)	1.62	1.31	1.31
72	Hf	1.75 (10)	1.52	1.28	1.22
73	Ta	1.70 (8)	1.46	1.26	1.19
74	W	1.62 (7)	1.37	1.2	1.15
75	Re	1.51 (7)	1.31	1.19	1.1
76	Os	1.44 (4)	1.29	1.16	1.09
77	Ir	1.41 (6)	1.22	1.15	1.07
78	Pt	1.36 (5)	1.23	1.12	1.1
79	Au	1.36 (6)	1.24	1.21	1.23
80	Hg	1.32 (5)	1.33	1.42
81	Tl	1.45 (7)	1.44	1.42	1.5
82	Pb	1.46 (5)	1.44	1.35	1.37
83	Bi	1.48 (4)	1.51	1.41	1.35
84	Po	1.40 (4)	1.45	1.35	1.29
85	At	1.50	1.47	1.38	1.38
86	Rn	1.50	1.42	1.45	1.33
87	Fr	2.60	2.23	2.18
88	Ra	2.21 (2)	2.01	1.73	1.59
89	Ac	2.15	1.86	1.53	1.4
90	Th	2.06 (6)	1.75	1.43	1.36
91	Pa	2.00	1.69	1.38	1.29
92	U	1.96 (7)	1.7	1.34	1.18
93	Np	1.90 (1)	1.71	1.36	1.16
94	Pu	1.87 (1)	1.72	1.35
95	Am	1.80 (6)	1.66	1.35
96	Cm	1.69 (3)	1.66	1.36
97	Bk		1.66	1.39
98	Cf		1.68	1.4
99	Es		1.65	1.4
100	Fm		1.67
101	Md		1.73	1.39
102	No		1.76	1.59
103	Lr		1.61	1.41
104	Rf		1.57	1.4	1.31
105	Db		1.49	1.36	1.26
106	Sg		1.43	1.28	1.21
107	Bh		1.41	1.28	1.19
108	Hs		1.34	1.25	1.18
109	Mt		1.29	1.25	1.13
110	Ds		1.28	1.16	1.12
111	Rg		1.21	1.16	1.18
112	Cn		1.22	1.37	1.3
113	Nh		1.36
114	Fl		1.43
115	Mc		1.62
116	Lv		1.75
117	Ts		1.65
118	Og		1.57