Ковалентный радиус фтора является мерой размера фтора атом ; он составляет приблизительно 60 пикометров.
. Поскольку фтор является относительно небольшим атомом с большой электроотрицательностью, его ковалентный радиус трудно оценить. Ковалентный радиус определяется как половина длины связи между двумя нейтральными атомами одного типа, соединенными одинарной связью . По этому определению ковалентный радиус F равен 71 пм. Однако связь F-F в F 2 аномально слабая и длинная. Кроме того, почти все связи с фтором являются сильно полярными из-за его большой электроотрицательности, поэтому использование ковалентного радиуса для предсказания длины такой связи неадекватно, и длины связей, рассчитанные по этим радиусам, почти всегда больше экспериментальных значений.
Связи с фтором имеют значительный ионный характер в результате его малого атомного радиуса и большой электроотрицательности. Следовательно, на длину связи F влияет его ионный радиус , размер ионов в ионном кристалле, который составляет около 133 мкм для фторид-ионов. Ионный радиус фторида намного больше его ковалентного радиуса. Когда F становится F, он получает один электрон, но имеет такое же количество протонов, что означает, что притяжение протонов к электронам слабее, а радиус больше.
Первая попытка найти ковалентный радиус фтора была предпринята Броквеем в 1938 году. Броквей приготовил пар молекул F 2 посредством электролиза бифторида калия (KHF 2) в генераторе фтора, который был построен из Монель металл. Затем продукт пропускали через фторид калия, чтобы удалить весь фтороводород (HF) и сконденсировать продукт до жидкости. Образец собирали выпариванием конденсированной жидкости в колбу из пирекса. Наконец, с помощью дифракции электронов было определено, что длина связи между двумя атомами фтора составляет около 145 мкм. Поэтому он предположил, что ковалентный радиус фтора составляет половину этого значения, или 73 пм. Однако это значение неточно из-за большой электроотрицательности и малого радиуса атома фтора.
В 1941 году и предложили эмпирическое уравнение для определения длины связи атома на основе разницы в электроотрицательности двух связанных атомов.
Это уравнение предсказывает длину связи, которая ближе к экспериментальному значению. Его главная слабость - это использование ковалентного радиуса фтора, который известен как слишком большой.
В 1960 году Линус Полинг предложил дополнительный эффект, называемый «обратное соединение », чтобы объяснить меньшие экспериментальные значения по сравнению с теорией.. Его модель предсказывает, что F отдает электроны на свободную атомную орбиталь в атоме, с которым он связан, придавая связям определенное количество характера сигма-связи. Кроме того, атом фтора также получает определенное количество пи-электронной плотности обратно от центрального атома, что приводит к появлению символа двойной связи через (p-p) π или (p-d) π «обратную связь». Таким образом, эта модель предполагает, что наблюдаемое сокращение длин связей связано с этими характеристиками двойной связи.
Рид и Шлейер, которые скептически отнеслись к предложению Полинга, предложили другое модели в 1990 году. Они определили, что не было значительного обратного связывания, но вместо этого предположили, что существует дополнительное пи-связывание, которое возникло в результате пожертвования лиганда неподеленных пар на XF-орбитали. Таким образом, Рид и Шлейер полагали, что наблюдаемое сокращение длин связей в молекулах фтора было прямым результатом дополнительных пи-связей, происходящих от лиганда, которые сближали атомы.
В 1992 году Рональд Гиллеспи и Эдвард А. Робинсон предположили, что значение 71 пм было слишком большим из-за необычной слабости FF. облигация в F 2. Поэтому они предложили использовать значение 54 пм для ковалентного радиуса фтора. Однако есть два варианта этого прогнозируемого значения: если у них длинные или короткие облигации.
В 1997 году Gillespie et al. обнаружил, что его первоначальное предсказание было слишком низким и что ковалентный радиус фтора составляет около 60 мкм. Используя пакет Gaussian 94, они рассчитали волновую функцию и распределение электронной плотности для нескольких молекул фтора. Затем были построены изолинии распределения электронной плотности, которые использовались для оценки длины связи фтора с другими молекулами. Авторы обнаружили, что длина связей X-F уменьшается по мере увеличения произведения зарядов на A и F. Кроме того, длина связи X-F уменьшается с уменьшением координационного числа n. Число атомов фтора, упакованных вокруг центрального атома, является важным фактором для расчета длины связи . Кроме того, чем меньше валентный угол ( Химик-теоретик Пекка Пюкко оценил, что ковалентный радиус атома фтора составляет 64 пм в одинарной связи, 59 пм и 53 пм в молекулах. где связь с атомом фтора имеет характер двойной и тройной связи, соответственно.