- Hogyan mérik az atom sugarat?
- A nukleáris távolság meghatározása
- egységek
- Hogyan változik ez a periódusos táblázatban?
- Egy ideig
- Csökken egy csoporton keresztül
- Lanthanid összehúzódás
- Példák
- Irodalom
Az atom sugara fontos paraméter a periódusos rendszer elemeinek periodikus tulajdonságai szempontjából. Ez közvetlenül kapcsolódik az atomok méretéhez, mivel minél nagyobb a sugara, annál nagyobb vagy terjedelmesebb. Hasonlóképpen, ez kapcsolódik azok elektronikus jellemzőihez.
Minél több elektron rendelkezik egy atommal, annál nagyobb atomméret és sugár. Mindkettőt a valenciahéj elektronjai határozzák meg, mivel a pályáik túllépésénél az elektronok megtalálásának valószínűsége megközelíti a nullát. A mag közelében található az ellenkezője: növekszik az elektron megtalálásának valószínűsége.
Forrás: Pexels
A felső kép pamutgolyó csomagolását ábrázolja. Vegye figyelembe, hogy mindegyiket hat szomszéd veszi körül, nem számítva egy másik lehetséges alsó vagy felső sort. A pamutgömbök tömörítésének módja meghatározza méretüket és ezért sugaraikat; éppúgy, mint az atomok.
Az elemek kémiai természetük szerint valamilyen módon kölcsönhatásba lépnek saját atomjukkal. Következésképpen az atom sugara nagysága a meglévő kötés típusától és atomjainak szilárd tömegétől függően változik.
Hogyan mérik az atom sugarat?
Forrás: Gabriel Bolívar
A fő képen könnyen meg lehet mérni a pamutgolyók átmérőjét, majd kettéosztva. Az atom gömbje azonban nincs teljesen meghatározva. Miért? Mivel az elektronok a tér meghatározott területein: az orbitákon keringnek és diffundálnak.
Ezért az atom úgy tekinthető gömbnek, amely nem értelmezhető élekkel rendelkezik, amelyet lehetetlen biztosan megmondani, milyen messze vannak. Például a fenti képen a középpontnak a maghoz közeli régiója intenzívebb színt mutat, míg szélei homályosak.
A kép egy kétatomos E 2 molekulát (például Cl 2, H 2, O 2, stb). Feltételezve, hogy az atomok gömbtestek, ha meghatározzuk a kovalens kötésben mindkét magot elválasztó d távolságot, akkor elegendő azt felosztani két felére (d / 2) az atom sugara eléréséhez; pontosabban: az E 2 kovalens sugara.
Mi lenne, ha E nem alkotna kovalens kötéseket önmagával, hanem fém elem lenne? Ekkor d-et azon szomszédok száma jelzi, amelyek fémszerkezetükben körülveszik az E-t; vagyis a csomagoláson belüli atom koordinációs számával (NC) (emlékezzen meg a fő képen látható pamutgolyókra).
A nukleáris távolság meghatározása
A d meghatározásához, amely a molekula vagy a csomagolás két atomjának atommag távolsága, fizikai elemzési technikákra van szükség.
Az egyik legszélesebb körben alkalmazott röntgen-diffrakció, amelyben egy fénysugarat besugárznak egy kristályon, és megvizsgálják az elektronok és az elektromágneses sugárzás kölcsönhatásából származó diffrakciós mintázatot. A csomagolástól függően különböző diffrakciós mintákat lehet elérni, és ezért más d értékeket.
Ha az atomok „szorosak” a kristályrácsban, akkor különböző d értékeket mutatnak, összehasonlítva azzal, ami akkor lenne, ha „kényelmesek” lennének. Emellett ezek az atommag-távolságok ingadozhatnak az értékeken, úgy, hogy az atomi sugár valójában az ilyen mérések átlagos értéke.
Hogyan függ össze az atomi sugár és a koordinációs szám? V. Goldschmidt kapcsolatot hozott létre a kettő között, amelyben egy 12-es NC esetében a relatív érték 1; 0,97 olyan csomagolás esetén, ahol az atom NC értéke 8; 0,96, ha az NC értéke 6; és 0,88 4-es NC esetén.
egységek
A 12-es NC-értékekkel kezdve számos olyan táblát felépítettek, ahol összehasonlítják a periódusos rendszer összes elemének atomsugarait.
Mivel nem minden elem alkot ilyen kompakt szerkezetet (NC kevesebb, mint 12), a V. Goldschmidt relációt használjuk atomi sugaraik kiszámításához és kifejezéséhez ugyanazon csomagolásnál. Ilyen módon az atomi sugárméréseket szabványosítják.
De milyen egységekben vannak kifejezve? Mivel d nagyon kicsi a nagysága, az Å angstróma (10 ∙ 10 -10 m) vagy széles körben használt pikometria (10 ∙ 10 -12 m) mértékegységét kell igénybe venni.
Hogyan változik ez a periódusos táblázatban?
Egy ideig
A atomrádiuszok meghatározni fémes elemek nevezzük fémes sugara, míg a nem-fémes elemeket, kovalens sugarak (mint például a foszfor, a P 4, vagy kénatom, S 8). A két küllõtípus között azonban a nevének különbözõ szembetűnõbb megkülönböztetése van.
Balról jobbra ugyanabban az időszakban a atom protonokat és elektronokat ad hozzá, de az utóbbi ugyanazon energiaszintre korlátozódik (fő kvantumszám). Következésképpen a mag növekvő hatékony nukleáris töltést gyakorol a valencia elektronokra, amelyek összehúzzák az atom sugarat.
Ilyen módon a nemfém elemeknek ugyanabban az időszakban kisebb atomi (kovalens) sugara van, mint a fémeknél (fém sugarak).
Csökken egy csoporton keresztül
Ahogy egy csoporton keresztül leereszkednek, új energiaszintek aktiválódnak, amelyek lehetővé teszik az elektronok számára, hogy több helyet biztosítsanak. Így az elektron felhő nagyobb távolságot fed le, homályos perifériája a magtól távolabb távolodik, és ezért az atom sugara tágul.
Lanthanid összehúzódás
A belső héjban levő elektronok megvédik a hatékony vegyérték-atomot a valencia elektronokon. Amikor a belső rétegeket alkotó pályáknak sok "lyukuk" vannak (csomópontok), amint ez az f-pályákon történik, akkor a mag erőteljesen összehúzza az atomi sugarat gyenge árnyékoló hatása miatt.
Ezt a tényt a periódusos rendszer 6. szakaszában a lantanid-összehúzódás bizonyítja. La-tól Hf-ig az at-sugár jelentősen összehúzódik az f-pályák eredményeként, amelyek „megtelik” az f-blokk áthaladásakor: a lantanoidok és aktinoidoké.
Hasonló hatást lehet megfigyelni a 4. blokkotól kezdve a pa blokk elemeivel is. Ezúttal az átmeneti fém periódusok áthaladásakor kitöltő d pályázatok gyenge árnyékoló hatása miatt.
Példák
A periódusos rendszer 2. periódusában elemei atomsugarai:
-Li: 257 pm
-Be: 112 pm
-B: 88:00
-C: 77 pm
-N: 74:00
-O: 66:00
-F: 64:00
Vegye figyelembe, hogy a lítium-fém atomi sugara a legnagyobb (257 pm), míg a periódus jobb szélén található fluor a legkisebb (64 pm). Az atom sugara ugyanabban az időszakban balról jobbra csökken, és a felsorolt értékek igazolják.
A lítium fémkötések kialakításakor a sugár fém; és a fluort, mivel kovalens kötéseket (FF) képez, sugárja kovalens.
Mi lenne, ha az atom sugarait angstróm egységekben szeretné kifejezni? Egyszerűen ossza meg őket 100-mal: (257/100) = 2,57Å. És így tovább a többi értékkel.
Irodalom
- Kémia 301. Atomi sugár. Helyreállítva: ch301.cm.utexas.edu
- CK-12 Alapítvány. (2016, június 28.). Atomi sugár. Helyreállítva: chem.libretexts.org
- Trendek az atomi sugárban. Feltöltve: intro.chem.okstate.edu
- Clackamas Közösségi Főiskola. (2002). Atomi méret. Helyreállítva: dl.clackamas.edu
- Clark J. (2012. augusztus). Atomi és ionos sugár. Helyreállítva: chemguide.co.uk
- Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás, 23., 24., 80., 169. o.). Mc Graw Hill.