原子の大きさ求める方法

Question

原子の大きさを求める際に、X線回折によって決定された結晶構造をもとに計算した原子半径と、結晶構造を考えずに、密度や原子量から計算した半径ではどちらが正確な値になりますか？
調べても答えが見つからず困っています、根拠も教えて頂きたいです。

puyo3155 · Accepted Answer

正確な半径という発想を捨てることでしょうね。そうしないと、すでに回答が出ているのに、いつまでも理解が進みません。
この世の物質や力を伝える根源は、すべて１７種類の素粒子です。それらは、簡単に言えば、場のがエネルギーで励起し、その振動が空間に伝わること。
相互作用がない場合は、粒子として観測されるが、基本は波動と考えた方がいい。これが、現代物理学がたどり着いた答えです。

原子とは、

クオークがグルーオンで結びついて中性子や陽子となり。
陽子や中性子が、またもやグルーオンなどで結びつき原子核を作り。
原子核のまわりを、素粒子である電子と、光子をやり取りして存在する。

ものです。原子核の大きさに対して、電子の軌道は、１００万倍のオーダーですから、そもそも原子はスカスカ。
しかも化学反応や結晶の構造で、相互作用は変化するので、われわれがマクロにいだく、明確な大きさという概念がないのです。
なので、対象となるものを、適切な方法で観測したときの値が、その物質の、その状態における、原子の大きさとみなせる・・・・

ということですね。

自分が知らないことを知りたりなら、自分の質問をぶつけ続けても無意味ですよ。あたなたの無知では、答えに到達できないからです。
質問自体に、無知からくる勘違いが含まれているのですから、本来は回答出来ない。あなたののぞむ回答は、この世に存在しないのです。

みなさんが、いろいろな表現ながら、正しい回答をしているので、回答を読んで、回答のわからないことがあれば、勉強するか、再度別質問するか。それが、謙虚に学ぶということです。

d9win · Answer

原子半径は、結晶や分子の構造を図示する際には不可欠です。それらを図示するソフトでは、それぞれ原子半径を定めたテーブルを持ってます。
例えば、<http: //www.hulinks.co.jp/support/c-maker/qa_05.html>
(http:の後の半角スペースを除いてアクセスして下さい)
そこには、各原子毎に5種類もの値が載っていて、かなり異なった値になってます。
(原子半径, 共有結合半径, ファンデルワース半径, イオン半径, 結晶半径)
原子半径は計算値とあります。結晶半径の説明はありませんが、原子半径以外は、あなたの言うX線回折等から得られたものと思います。そして、考える対象の結合状況に合わせて選ぶんでしょうね。
私は、一般的な原子半径として共有結合半径が適切ではないかと思ってます。もっとも素人なので当てになりません。

ちなみに、密度と原子量からの計算は当てになりません。それは、最密充填構造の体積充填率が74%なのに対して、ダイヤモンド構造は34%しかない例だけで明らかです。

head1192 · Answer

原子半径は状態によって変わるので、
「その時測定した数値が、その系で最も確からしい数値」
としか言えない。

原子からしてみれば「これが基準の系」というのは人間が勝手に決めた尺度に過ぎない。
たとえば人間は鋼鉄を求めるが、自然界では鉄は酸素と結びついている、つまりさびているのが最も自然な姿である。

konjii · Answer

どちらも不正確です。アボガドロ数6.0221…×10²³ mol⁻¹を数えた人はまだいません。
２４桁の数を数えれらないことは無いでしょう。原子や分子ごとに数が違う可能性もあります。
また、原子の大きさは曖昧です。電子雲に境界面はないからです。

yhr2 · Answer

そもそも原子の「大きさ」などは定められません。「境界面」などないのですから。
どちらも「一定体積に中に何個あるか」を測定して、「平均専有体積」（あるいはそれを球とみなした半径）を求めているだけですから。

原子の大きさ 求める方法

正確な半径という発想を捨てることでしょうね。

原子半径は、結晶や分子の構造を図示する際には不可欠です。

原子半径は状態によって変わるので、

どちらも不正確です。

そもそも原子の「大きさ」などは定められません。

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