ATOMRADIUS: HVORDAN DET MÅLES, HVORDAN DET ÆNDRES OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

Den Atomradien er en vigtig parameter for de periodiske egenskaber af elementerne i det periodiske system. Det hænger direkte sammen med størrelsen på atomerne, da jo større radius, desto større eller voluminøs er de. Ligeledes er det relateret til deres elektroniske egenskaber.

Jo flere elektroner et atom har, jo større er dens atomstørrelse og radius. Begge er defineret af elektronerne i valensskallen, fordi sandsynligheden for at finde et elektron nærmer sig nul til afstander over deres bane. Det modsatte forekommer i nærheden af ​​kernen: sandsynligheden for at finde et elektron øges.

Kilde: Pexels

Det øverste billede repræsenterer en pakning af bomuldskugler. Bemærk, at hver af dem er omgivet af seks naboer og ikke tæller en anden mulig øvre eller nedre række. Hvordan bomuldskuglerne komprimeres, definerer deres størrelse og derfor deres radier; ligesom med atomer.

Elementerne i henhold til deres kemiske natur interagerer med deres egne atomer på en eller anden måde. Følgelig varierer størrelsen af ​​den atomare radius afhængigt af den tilstedeværende binding og den faste pakning af dens atomer.

Hvordan måles atomradiusen?

Kilde: Gabriel Bolívar

I hovedbilledet kan det være let at måle bomuldsbollens diameter og derefter dele den med to. Imidlertid er et atoms sfære ikke fuldt ud defineret. Hvorfor? Fordi elektroner cirkulerer og diffunderer i specifikke områder i rummet: orbitalerne.

Derfor kan atomet betragtes som en kugle med impalpable kanter, hvilket det er umuligt at sige med sikkerhed, hvor langt de ender. F.eks. På billedet ovenfor viser regionen i midten, tæt på kernen, en mere intens farve, mens dens kanter er slørede.

Billedet repræsenterer en diatomart E ₂ molekyle (såsom Cl ₂, H ₂ O ₂, etc.). Hvis man antager, at atomerne er sfæriske legemer, hvis afstanden d, der adskiller begge kerner i den kovalente binding blev bestemt, ville det være tilstrækkeligt at opdele det i to halvdele (d / 2) for at opnå atomradius; mere præcist den kovalente radius af E for E ₂.

Hvad hvis E ikke dannede kovalente bindinger med sig selv, men i stedet var et metallisk element? Derefter vil d blive angivet med antallet af naboer, der omgiver E i dens metalliske struktur; det vil sige ved koordinationsnummeret (NC) for atomet i emballagen (husk bomuldskuglerne i hovedbilledet).

Bestemmelse af den internukleære afstand

For at bestemme d, som er den internukleære afstand for to atomer i et molekyle eller emballage, kræves fysiske analyseteknikker.

En af de mest anvendte er røntgendiffraktion.I den bestråles en lysstråle gennem en krystal, og diffraktionsmønsteret, der er resultatet af samspillet mellem elektroner og elektromagnetisk stråling, studeres. Afhængigt af pakningen kan der opnås forskellige diffraktionsmønstre, og derfor kan andre værdier af d.

Hvis atomerne er "stramme" i krystalgitteret, vil de præsentere forskellige værdier af d sammenlignet med hvad de ville have, hvis de var "behagelige". Disse internukleære afstande kan også svinge i værdier, så atomeradius faktisk er en gennemsnitsværdi af sådanne målinger.

Hvordan er atomradiusen og koordinationsnummeret relateret? V. Goldschmidt etablerede et forhold mellem de to, hvor den relative værdi for en NC på 12 er 1; 0,97 for en pakning, hvor atomet har NC lig med 8; 0,96 for en NC lig med 6; og 0,88 for en NC på 4.

Enheder

Fra værdierne for NC lig med 12 er mange af tabellerne konstrueret, hvor atomradierne for alle elementerne i den periodiske tabel sammenlignes.

Da ikke alle elementer danner sådanne kompakte strukturer (NC mindre end 12), bruges V. Goldschmidt-forholdet til at beregne deres atomradier og udtrykke dem for den samme pakning. På denne måde standardiseres atomradiamålingerne.

Men i hvilke enheder udtrykkes de? Idet d er af meget lille størrelse, må man ty til enhederne i ångstrøm Å (10 ∙ 10 ^-10 m) eller også i stor udstrækning, den picometer (10 ∙ 10 ^-12 m).

Hvordan ændres det i den periodiske tabel?

Over en periode

Det atomare radier bestemt for metalliske grundstoffer kaldes metallisk radier, mens ikke-metalliske grundstoffer, kovalent radii (såsom phosphor, P ₄ eller svovl, S ₈). Imidlertid er der mellem de to typer eger en mere markant sondring end navnet.

Fra venstre til højre i den samme periode tilføjer kernen protoner og elektroner, men sidstnævnte er begrænset til det samme energiniveau (hovedkvantetal). Som en konsekvens udøver kernen en stigende effektiv nuklear ladning på valenselektronerne, som sammentrækker atomradiusen.

På denne måde har ikke-metalliske elementer i samme periode en tendens til at have mindre atomare (kovalente) radier end metaller (metalliske radier).

Faldende gennem en gruppe

Når du går ned gennem en gruppe, aktiveres nye energiniveau, som tillader elektronerne at have mere plads. Således dækker elektronskyen større afstande, dens uskarpe periferi ender med at bevæge sig længere væk fra kernen, og derfor udvider atomradius.

Lanthanidkontraktion

Elektronerne i den indre skal hjælper med at beskytte den effektive atomladning på valenselektronerne. Når orbitalerne, der udgør de indre skaller, har mange "huller" (knuder), som forekommer med f-orbitalerne, sammensættes kernen stærkt atomradius på grund af deres dårlige afskærmningseffekt.

Denne kendsgerning er beviset i lanthanidkontraktionen i periode 6 i den periodiske tabel. Fra La til Hf er der en betydelig sammentrækning af atomradiusen som et resultat af f orbitaler, som "fylder op", efterhånden som f-blokken er krydset: lanthanoider og actinoider.

En lignende virkning kan også observeres med elementerne i pa-blokken fra periode 4. Denne gang som et resultat af den svage afskærmningseffekt af d orbitaler, der udfyldes, når de passerer gennem overgangsmetalperioderne.

eksempler

For periode 2 i den periodiske tabel er atomradierne for dens elementer:

-Li: 257 pm

-Be: 112 pm

-B: 88 pm

-C: 77 pm

-N: 74 pm

-O: 66 pm

-F: 64 pm

Bemærk, at lithiummetal har den største atomradius (257 pm), mens fluor, der ligger yderst til højre i perioden, er den mindste af dem alle (64 pm). Atomradiusen falder fra venstre mod højre i samme periode, og de angivne værdier beviser det.

Lithium, når der dannes metalliske bindinger, er dets radius metallisk; og fluor, da det danner kovalente bindinger (FF), er dens radius kovalent.

Hvad hvis du vil udtrykke atomradierne i angstromenheder? Del dem blot med 100: (257/100) = 2,57Å. Og så videre med resten af ​​værdierne.

Referencer

1. Kemi 301. Atomiske radier. Gendannes fra: ch301.cm.utexas.edu
2. CK-12 Foundation. (2016, 28. juni). Atomradius. Gendannes fra: chem.libretexts.org
3. Tendenser i atomradier. Taget fra: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamas Community College. (2002). Atomstørrelse. Gendannes fra: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (august 2012). Atomisk og ionisk radius. Gendannes fra: chemguide.co.uk
6. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave. S. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.