Promień atomowy, jak jest mierzony, jak zmienia się w układzie okresowym, przykłady

The promień atomowy jest ważnym parametrem dla okresowych właściwości elementów układu okresowego. Jest to bezpośrednio związane z rozmiarem atomów, ponieważ w większym promieniu są większe lub większe. Podobnie jest z elektronicznymi charakterystykami tego samego.

Dopóki atom ma więcej elektronów, im większy jest jego rozmiar i promień atomowy. Oba są zdefiniowane przez elektrony powłoki walencyjnej, ponieważ w odległościach poza ich orbitami prawdopodobieństwo znalezienia elektronu zbliża się do zera. Odwrotność zachodzi w pobliżu jądra: prawdopodobieństwo znalezienia elektronu wzrasta.

Górny obraz przedstawia pakowanie wacików. Zauważ, że każdy z nich jest otoczony przez sześciu sąsiadów, bez liczenia innego możliwego górnego lub dolnego rzędu. Sposób zagęszczania wacików określa ich rozmiary, a tym samym ich promienie; tak jak dzieje się z atomami.

Elementy według ich natury chemicznej oddziałują z własnymi atomami w taki czy inny sposób. Zatem wielkość promienia atomowego zmienia się w zależności od rodzaju obecnego wiązania i stałego upakowania jego atomów.

Indeks

• 1 Jak mierzony jest promień atomowy?
  • 1.1 Określenie odległości między jądrami
  • 1,2 jednostki
• 2 Jak to się zmienia w układzie okresowym?
  • 2.1 W okresie
  • 2.2 Zstępowanie według grupy
  • 2.3 Skurcz lantanowca
• 3 Przykłady
• 4 odniesienia

Jak mierzony jest promień atomowy?

W głównym obrazie można łatwo zmierzyć średnicę wacików, a następnie podzielić je przez dwa. Sfera atomu nie jest jednak w pełni zdefiniowana. Dlaczego? Ponieważ elektrony krążą i rozpraszają się w określonych obszarach przestrzeni: orbitale.

Dlatego atom można uznać za kulę o niewyczuwalnych krawędziach, której nie można powiedzieć na pewno, w jakim stopniu się kończą. Na przykład, w górnym obrazie obszar środkowy, w pobliżu jądra, wygląda bardziej intensywnie, podczas gdy jego krawędzie są zamazane.

Obraz przedstawia cząsteczkę dwuatomową E₂ (jako Cl₂, H₂, O₂, itd.). Zakładając, że atomy są ciałami kulistymi, jeśli odległość została określona d który oddziela oba jądra w wiązaniu kowalencyjnym, wystarczyłoby podzielić go na dwie połowy (d/ 2) aby uzyskać promień atomowy; dokładniej, kowalencyjny promień E dla E₂.

A jeśli E nie tworzy ze sobą wiązań kowalencyjnych, ale jest elementem metalicznym? Potem d wskazywałaby na to liczba sąsiadów otaczających E w jego metalowej strukturze; to znaczy numer koordynacyjny (N.C) atomu w opakowaniu (pamiętaj o bawełnianych kulkach głównego obrazu).

Określenie odległości między jądrami

Aby ustalić d, która jest odległością między jądrami dla dwóch atomów w cząsteczce lub opakowaniu, wymaga technik analizy fizycznej.

Jednym z najczęściej stosowanych jest dyfrakcja promieni rentgenowskich, w której wiązka światła jest napromieniowywana przez kryształ i badany jest wzór dyfrakcji wynikający z interakcji między elektronami i promieniowaniem elektromagnetycznym. W zależności od upakowania można uzyskać różne wzory dyfrakcji, a zatem inne wartości d.

Jeśli atomy są „ciasne” w sieci krystalicznej, będą prezentować różne wartości d w porównaniu z tym, co by mieli, gdyby byli „wygodni”. Te odległości międzyjądrowe mogą również oscylować w wartościach, więc promień atomowy składa się w rzeczywistości ze średniej wartości takich pomiarów.

W jaki sposób związany jest promień atomowy i numer koordynacji? V. Goldschmidt ustalił związek między nimi, w którym dla N.C równego 12 wartość względna wynosi 1; od 0,97 dla wypełnienia, w którym atom ma N.C równy 8; 0,96, dla N.C równego 6; i 0,88 dla N.C 4.

Jednostki

Na podstawie wartości N.C równej 12 skonstruowano wiele tabel porównujących promienie atomowe wszystkich elementów układu okresowego.

Ponieważ nie wszystkie elementy tworzą takie zwarte struktury (N.C mniej niż 12), związek V. Goldschmidta jest używany do obliczenia ich promieni atomowych i wyrażenia ich dla tego samego opakowania. W ten sposób pomiary promieni atomowych są standaryzowane.

Ale w jakich jednostkach się wyrażają? Od d ma bardzo małą wielkość, należy odwołać się do jednostek angstremów A (10 ∙ 10^-10m) lub też szeroko stosowany, pikometr (10 ∙ 10^-12m).

Jak to się zmienia w układzie okresowym?

Przez cały okres

Promienie atomowe określone dla pierwiastków metalicznych mają nazwę promieni metalicznych, podczas gdy dla tych pierwiastków niemetalicznych promienie kowalencyjne (takie jak fosfor, P₄, lub siarka, S₈). Jednak pomiędzy obydwoma rodzajami radiostacji istnieje wyraźniejsze rozróżnienie niż nazwa.

Od lewej do prawej w tym samym okresie, jądro dodaje protony i elektrony, ale te ostatnie są ograniczone do tego samego poziomu energii (główna liczba kwantowa). W konsekwencji jądro wywiera coraz skuteczniejszy ładunek jądrowy na elektrony walencyjne, które kurczą promień atomowy.

W ten sposób pierwiastki niemetaliczne mają w tym samym okresie promienie atomowe (kowalencyjne) mniejsze niż metale (promienie metaliczne).

Zstępowanie według grupy

Podczas schodzenia przez grupę, nowe poziomy energii są włączane, co pozwala elektronom mieć więcej przestrzeni. W ten sposób elektroniczna chmura pokrywa większe odległości, jej niewyraźne peryferie oddalają się bardziej od jądra, a zatem promień atomowy rozszerza się.

Skurcz lantanowca

Elektrony warstwy wewnętrznej pomagają chronić skuteczny ładunek jądrowy elektronów walencyjnych. Gdy orbitale tworzące warstwy wewnętrzne mają wiele „dziur” (węzłów), tak jak w przypadku orbitali f, jądro silnie kurczy promień atomowy z powodu słabego efektu ekranowania orbitali..

Fakt ten potwierdza skurcz lantanowca w okresie 6 układu okresowego. Od La do Hf następuje znaczny spadek promienia atomowego wytwarzanego przez orbitale f, które „wypełniają się” w miarę przechodzenia przez blok f: lantanoidów i aktynoidów.

Podobny efekt można zaobserwować także w przypadku elementów bloku p z okresu 4. Ten czasowy efekt słabego efektu ekranowania orbitali d, który wypełnia się podczas przekraczania okresów metali przejściowych.

Przykłady

Dla okresu 2 układu okresowego promienie atomowe jego elementów są następujące:

-Li: 257 pm

-Bądź: 112 pm

-B: 88 pm

-C: 77 pm

-N: 74 pm

-O: 66 pm

-F: 64 p.m.

Zauważ, że metaliczny lit ma największy promień atomowy (257 m.m.), podczas gdy fluor, znajdujący się po prawej stronie okresu, jest najmniejszy z nich (64 p.m.). Promień atomowy schodzi od lewej do prawej w tym samym okresie, a wymienione wartości pokazują to.

Lit, poprzez tworzenie wiązań metalicznych, jego promień jest metaliczny; i fluor, ponieważ tworzy wiązania kowalencyjne (F-F), jego promień jest kowalencyjny.

A jeśli chcesz wyrazić atomowe radia w jednostkach angstremu? Po prostu podziel je przez 100: (257/100) = 2,57Å. I tak dalej z resztą wartości.

Referencje

1. Chemia 301. Promienie atomowe. Źródło: ch301.cm.utexas.edu
2. Fundacja CK-12. (28 czerwca 2016 r.). Promień atomowy. Źródło: chem.libretexts.org
3. Trendy w promieniach atomowych. Zrobiono z: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamas Community College. (2002). Rozmiar atomowy. Źródło: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (sierpień 2012). Promień atomowy i jonowy. Źródło: chemguide.co.uk
6. Shiver i Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna (Wydanie czwarte., Str. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.