- Kā mēra atoma rādiusu?
- Starpkodolu attāluma noteikšana
- Vienības
- Kā tas mainās periodiskajā tabulā?
- Periodā
- Dilstošā kārtā caur grupu
- Lantanīda kontrakcija
- Piemēri
- Atsauces
Atomu rādiuss ir svarīgs parametrs, lai periodisku īpašībām elementu periodiskās tabulas. Tas ir tieši saistīts ar atomu lielumu, jo, jo lielāks ir rādiuss, jo lielāki vai apjomīgāki tie ir. Tāpat tas ir saistīts ar viņu elektroniskajiem parametriem.
Jo vairāk elektronu ir atomam, jo lielāks ir tā atoma lielums un rādiuss. Abus nosaka valences apvalka elektroni, jo attālumos, kas pārsniedz to orbītas, elektronu atrašanas varbūtība tuvojas nullei. Kodola tuvumā notiek pretējais: palielinās elektronu atrašanas varbūtība.
Avots: Pexels
Augšējais attēls attēlo kokvilnas bumbiņu iepakojumu. Ņemiet vērā, ka katru no tiem ieskauj seši kaimiņi, neskaitot citu iespējamo augšējo vai apakšējo rindu. Tas, kā kokvilnas bumbiņas tiek sablīvētas, noteiks to izmērus un attiecīgi rādiusu; tāpat kā ar atomiem.
Elementi pēc to ķīmiskās būtības tādā vai citādā veidā mijiedarbojas ar saviem atomiem. Līdz ar to atoma rādiusa lielums mainās atkarībā no esošās saites veida un tās atomu cietā iepakojuma.
Kā mēra atoma rādiusu?
Avots: Gabriel Bolívar
Galvenajā attēlā var būt viegli izmērīt kokvilnas bumbiņu diametru un pēc tam to sadalīt ar diviem. Tomēr atoma sfēra nav pilnībā definēta. Kāpēc? Tā kā elektroni cirkulē un izkliedējas noteiktos kosmosa reģionos: orbitālēs.
Tāpēc atomu var uzskatīt par sfēru ar neiespējamām malām, par kuru nav iespējams precīzi pateikt, cik tālu tās beidzas. Piemēram, augšējā attēlā centra reģions, kas atrodas tuvu kodolam, parāda intensīvāku krāsu, bet tā malas ir izplūdušas.
Attēls attēlo diatomītu E 2 molekulu (piemēram, Cl 2 , H 2 , O 2 utt.). Pieņemot, ka atomi ir sfēriski ķermeņi, ja tiktu noteikts attālums d, kas atdala abus kodolus kovalentajā saitē, tad, lai iegūtu atoma rādiusu, pietiks to sadalīt divās daļās (d / 2); precīzāk, E 2 kovalentais rādiuss .
Ko darīt, ja E neveidoja kovalento saikni ar sevi, bet tā vietā bija metālisks elements? Tad d tiktu norādīts ar kaimiņu skaitu, kas ieskauj E tā metāliskajā struktūrā; tas ir, pēc atoma koordinācijas numura (NC) iepakojumā (atcerieties kokvilnas bumbiņas galvenajā attēlā).
Starpkodolu attāluma noteikšana
Lai noteiktu d, kas ir kodolu attālums diviem atomiem molekulā vai iesaiņojumā, nepieciešami fizikālās analīzes paņēmieni.
Viens no visizplatītākajiem ir rentgenstaru difrakcija, kurā caur kristālu tiek apstarots gaismas stars, un tiek pētīts difrakcijas modelis, kas rodas elektronu un elektromagnētiskā starojuma mijiedarbības rezultātā. Atkarībā no iesaiņojuma var iegūt dažādus difrakcijas modeļus, tāpēc citas d vērtības.
Ja atomi ir “stingri” kristāla režģī, tiem būs atšķirīgas d vērtības salīdzinājumā ar to, kas viņiem būtu, ja tie būtu “ērti”. Arī šie starpkodolu attālumi var atšķirties vērtībās, tāpēc atomu rādiuss faktiski ir šādu mērījumu vidējā vērtība.
Kā atoma rādiuss un koordinācijas numurs ir saistīti? V. Goldschmidt izveidoja attiecības starp abām, kurās NC 12 ir relatīvā vērtība 1; 0,97 iepakojumam, kura atoma NC ir vienāds ar 8; 0,96, ja NC ir 6; un 0,88, ja NC ir 4.
Vienības
Sākot ar NC vērtībām, kas vienādas ar 12, ir izveidotas daudzas tabulas, kurās tiek salīdzināti visu periodiskās tabulas elementu atomu rādiusi.
Tā kā ne visi elementi veido tik kompaktas struktūras (NC ir mazāks par 12), V. Goldschmidt sakarību izmanto, lai aprēķinātu to atomu rādiusus un izteiktu tos pašiem iesaiņojumiem. Tādā veidā tiek standartizēti atoma rādiusa mērījumi.
Bet kādās vienībās tās tiek izteiktas? Tā kā d ir ļoti mazs lielums, jāizmanto angstromas Å vienības (10 ∙ 10 -10 m) vai arī plaši izmantots pikometrs (10 ∙ 10 -12 m).
Kā tas mainās periodiskajā tabulā?
Periodā
Metāla elementiem noteiktos atomu rādiusus sauc par metālu rādiusiem, bet nemetālisko elementu kovalentiem rādiusiem (piemēram, fosfora, P 4 vai sēra, S 8 ). Tomēr starp diviem spieķu veidiem ir redzamāka atšķirība nekā nosaukumam.
No kreisās un labās tajā pašā laika posmā kodols pievieno protonus un elektronus, bet pēdējie ir ierobežoti vienā enerģijas līmenī (galvenais kvantu skaitlis). Rezultātā kodols palielina efektīvo kodola lādiņu valences elektroniem, kas samazina atoma rādiusu.
Tādā veidā nemetāliskajiem elementiem tajā pašā periodā parasti ir mazāki atomu (kovalenti) rādiusi nekā metāliem (metāliski rādiusi).
Dilstošā kārtā caur grupu
Nolaižoties caur grupu, tiek aktivizēti jauni enerģijas līmeņi, kas elektroniem dod vairāk vietas. Tādējādi elektronu mākonis sedz lielākus attālumus, tā izplūdušā perifērija galu galā virzās tālāk no kodola, un tāpēc atoma rādiuss izplešas.
Lantanīda kontrakcija
Elektroni iekšējā apvalkā palīdz aizsargāt efektīvo kodola lādiņu valences elektroniem. Ja orbitālēs, kas veido iekšējos apvalkus, ir daudz "caurumu" (mezglu), kā tas notiek ar f orbitālām, kodols spēcīgi sašaurina atoma rādiusu to sliktā ekranēšanas efekta dēļ.
Šis fakts ir pierādīts lantanīda kontrakcijā periodiskās tabulas 6. periodā. No La līdz Hf notiek ievērojama atoma rādiusa sašaurināšanās f orbitāļu rezultātā, kuras “piepildās”, šķērsojot f bloku: lantanoīdu un aktinoīdu.
Līdzīgu efektu var novērot arī ar pa bloka elementiem no 4. perioda. Šoreiz vājā ekranēšanas efekta dēļ, ko piepilda d orbitāles, kuras piepildās, pārejot cauri pārejas metāla periodiem.
Piemēri
Periodiskās tabulas 2. periodā tās elementu atomu rādiuss ir:
-Li: 257 vakarā
-Be: 11:00
-B: 88 vakarā
-C: 77 vakarā
-N: 74:00
-O: 66:00
-F: 64:00
Ņemiet vērā, ka litija metālam ir vislielākais atoma rādiuss (257 pm), savukārt fluors, kas atrodas perioda galējā labajā pusē, ir mazākais no tiem visiem (64 pm). Atomu rādiuss tajā pašā periodā nolaižas no kreisās uz labo pusi, un uzskaitītās vērtības to pierāda.
Litijs, veidojot metāla saites, tā rādiuss ir metālisks; un fluors, jo tas veido kovalento saiti (FF), tā rādiuss ir kovalents.
Ko darīt, ja vēlaties izteikt atoma rādiusu angstromas vienībās? Vienkārši sadaliet tos ar 100: (257/100) = 2,57Å. Un tā tālāk ar pārējām vērtībām.
Atsauces
- Ķīmija 301. Atomu rādiusi. Atgūts no: ch301.cm.utexas.edu
- CK-12 fonds. (2016, 28. jūnijs). Atomu rādiuss. Atgūts no: chem.libretexts.org
- Atomu rādiusa tendences. Iegūts no: intro.chem.okstate.edu
- Clackamas kopienas koledža. (2002). Atomu lielums. Atgūts no: dl.clackamas.edu
- Klarks J. (2012. gada augusts). Atomu un jonu rādiuss. Atgūts no: chemguide.co.uk
- Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums. 23., 24., 80., 169. lpp.). Mc Graw Hill.