ATOMISÄDE: MITEN SE MITATAAN, MITEN SE MUUTTUU JA ESIMERKKEJÄ - KEMIA - 2026

Atomisäde on tärkeä parametri määräajoin ominaisuuksien elementtien jaksollisen. Se liittyy suoraan atomien kokoon, koska mitä suurempi säde, sitä suurempia tai tilavampia ne ovat. Samoin se liittyy heidän elektronisiin ominaisuuksiin.

Mitä enemmän elektronia atomilla on, sitä suurempi on sen atomikoko ja säde. Molemmat määritetään valenssikuoren elektronien avulla, koska niiden kiertoratojen yli olevilla etäisyyksillä elektronin löytämisen todennäköisyys lähestyy nollaa. Ytimen läheisyydessä tapahtuu päinvastoin: elektronin löytämisen todennäköisyys kasvaa.

Lähde: Pexels

Yläkuva edustaa pakkausta puuvillapalloja. Huomaa, että kutakin naapuria ympäröi kuusi naapuria, ottamatta huomioon toista mahdollista ylä- tai alariviä. Kuinka puuvillapallot tiivistetään, määritetään niiden koko ja siten säde; aivan kuten atomien kanssa.

Kemiallisen luonteensa mukaiset elementit ovat tavalla tai toisella vuorovaikutuksessa omien atomiensa kanssa. Tämän seurauksena atomisäteen suuruus vaihtelee läsnä olevan sidoksen tyypin ja sen atomien kiinteän tiivistyksen mukaan.

Kuinka atomisäde mitataan?

Lähde: Gabriel Bolívar

Pääkuvassa voi olla helppo mitata puuvillapallien halkaisija ja jakaa sitten kahdella. Atomin palloa ei kuitenkaan ole täysin määritelty. Miksi? Koska elektronit kiertävät ja diffundoituvat tietyillä avaruusalueilla: kiertoradalla.

Siksi atomia voidaan pitää pallona, ​​jolla on käsittämättömät reunat, jota on mahdotonta sanoa varmasti kuinka pitkälle ne päättyvät. Esimerkiksi yllä olevassa kuvassa keskialue, lähellä ydintä, osoittaa voimakkaampaa väriä, kun taas sen reunat ovat epäselviä.

Kuva edustaa kaksiatomisen E ₂ -molekyylin (kuten Cl ₂, H ₂, O ₂, jne.). Jos oletetaan, että atomit ovat pallomaisia ​​kappaleita, jos etäisyys d, joka erottaa molemmat ytimet kovalenttisessa sidoksessa, määritetään, riittää jakaa se kahteen puolikkaaseen (d / 2) atomisäteen saamiseksi; tarkemmin, kovalenttinen säde E E ₂.

Entä jos E ei muodostanut kovalenttisia sidoksia itsensä kanssa, vaan oli sen sijaan metalliosa? Silloin d ilmaistaan ​​naapureiden lukumäärällä, jotka ympäröivät E: tä sen metallisessa rakenteessa; toisin sanoen pakkauksessa olevan atomin koordinointinumero (NC) (muista pääkuvan puuvillapallot).

Sisäisen ytimen etäisyyden määrittäminen

D: n, joka on molekyylin tai pakkauksen kahden atomin, etäisyyden määrittämiseksi, tarvitaan fysikaalisia analyysimenetelmiä.

Yksi yleisimmin käytetyistä on röntgendiffraktio, jossa säteilytetään säteilyvalonsäde kristallin läpi ja tutkitaan elektronien ja sähkömagneettisen säteilyn vuorovaikutuksesta johtuvaa diffraktiokuviota. Pakkauksesta riippuen voidaan saada erilaisia ​​diffraktiokuvioita ja siksi muita d-arvoja.

Jos atomit ovat ”tiukkoja” kidehilassa, ne esittävät erilaisia ​​d-arvoja verrattuna siihen, mitä heillä olisi, jos ne olisivat ”mukavat”. Myös nämä ytimen sisäiset etäisyydet voivat vaihdella arvoissa, niin että atomisäde on itse asiassa tällaisten mittausten keskiarvo.

Kuinka atomisäde ja koordinaatioluku liittyvät toisiinsa? V. Goldschmidt muodosti suhteen näiden kahden välillä, jossa 12: n NC: n suhteellinen arvo on 1; 0,97 pakkaukselle, jossa atomin NC on yhtä suuri kuin 8; 0,96, jos NC on 6; ja 0,88, kun NC on 4.

yksiköt

Alkaen NC-arvoilla, jotka ovat yhtä suuret kuin 12, monet taulukoista on rakennettu, joissa verrataan jaksollisen taulukon kaikkien elementtien atomisäteitä.

Koska kaikki elementit eivät muodosta niin kompakteja rakenteita (NC alle 12), V. Goldschmidtin relaatiota käytetään laskemaan niiden atomisäteet ja ilmaisemaan ne samalle pakkaukselle. Tällä tavalla atomisäteen mittaukset standardisoidaan.

Mutta millä yksiköillä ne ilmaistaan? Koska d on hyvin pieni suuruusluokkaa, täytyy turvautua yksiköt ångströmin Å (10 ∙ 10 ^-10 m) tai myös laajalti käytetty, picometer (10 ∙ 10 ^-12 m).

Kuinka se muuttuu jaksotaulukossa?

Aikana

Atomi säteet määritetään metallisia elementtejä kutsutaan metallinen säteet, kun taas ei-metallisten elementtien, kovalenttisen säteet (kuten fosforia, P ₄, tai rikki, S ₈). Kahden tyyppisten pinnojen välillä on kuitenkin selkeämpi ero kuin nimi.

Vasemmalta oikealle samalla ajanjaksolla ydin lisää protoneja ja elektroneja, mutta viimeksi mainitut ovat rajattu samaan energiatasoon (pääkvanttinumero). Seurauksena on, että ydin antaa kasvavan tehokkaan ydinvarauksen valenssielektroneille, mikä supistaa atomin säteen.

Tällä tavalla ei-metallisilla elementeillä samalla ajanjaksolla on yleensä pienemmät atomiset (kovalenttiset) säteet kuin metalleilla (metalliset säteet).

Laskeutuvat ryhmän kautta

Kun laskeudut ryhmän läpi, uudet energiatasot otetaan käyttöön, jotka antavat elektronille enemmän tilaa. Siten elektronipilvi kattaa suuremmat etäisyydet, sen epäselvä kehä päätyy liikkumaan kauempana ytimestä, ja siksi atomisäde laajenee.

Lantanidin supistuminen

Sisäisen kuoren elektronit auttavat suojaamaan valenssielektroneilla tehokkaan ydinvarauksen. Kun sisäkerrosten muodostavilla orbitaaleilla on paljon "reikiä" (solmuja), kuten tapahtuu f-orbitaalien kanssa, ydin supistuu voimakkaasti atomisäteestä niiden heikon suojausvaikutuksen vuoksi.

Tämä tosiasia ilmenee lantanidin supistumisesta jaksollisen jakson 6 aikana. La: sta Hf: iin tapahtuu huomattava atomisäteen supistuminen f-kiertoratojen seurauksena, jotka “täyttyvät” f-lohkon kulkiessa: lantaani ja aktinoidilohko.

Samanlainen vaikutus voidaan havaita myös pa-lohkon elementeillä jaksosta 4. Tällä kertaa seurauksena siirtymämetallijaksojen läpi kulkevien d-orbitaalien heikosta suojavaikutuksesta.

esimerkit

Jaksollisen taulukon ajanjaksona 2 sen elementtien atomisäteet ovat:

-Li: 257 pm

- Ole: 112 pm

-B: 88 pm

-C: 77 pm

-N: 74 pm

-O: 66 pm

-F: 64 pm

Huomaa, että litiummetallissa on suurin atomisäde (257 pm), kun taas jakson oikeassa reunassa oleva fluori on pienin niistä kaikista (64 pm). Atomisäde laskeutuu vasemmalta oikealle samalla ajanjaksolla, ja luetellut arvot todistavat sen.

Litium, kun muodostuu metallisidoksia, sen säde on metalli; ja fluori, koska se muodostaa kovalenttisia sidoksia (FF), sen säde on kovalentti.

Entä jos haluat ilmaista atomisäteen angströmiyksiköissä? Jaa ne vain 100: lla: (257/100) = 2,57Å. Ja niin edelleen muiden arvojen kanssa.

Viitteet

1. Kemia 301. Atomisäte. Palautettu osoitteesta: ch301.cm.utexas.edu
2. CK-12-säätiö. (2016, 28. kesäkuuta). Atomisäde. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org
3. Suuntaukset atomisäteissä. Otettu: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamasin yhteisöopisto. (2002). Atomikoko. Palautettu osoitteesta: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (elokuu 2012). Atomi- ja ionisäde. Palautettu: kemguide.co.uk
6. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos., S. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.