ATOMRADIUS: HVORDAN DEN MÅLES, HVORDAN DEN ENDRES OG EKSEMPLER - KJEMI - 2026

Den atomradius er en viktig parameter for de periodiske egenskapene til de elementer i det periodiske system. Det er direkte relatert til størrelsen på atomene, siden jo større radius, desto større eller mer omfangsrike er de. På samme måte er det relatert til deres elektroniske egenskaper.

Jo flere elektroner et atom har, jo større er dens atomstørrelse og radius. Begge er definert av elektronene i valensskallet, fordi på avstander utenfor deres bane, sannsynligheten for å finne et elektron nærmer seg null. Det motsatte oppstår i nærheten av kjernen: sannsynligheten for å finne et elektron øker.

Kilde: Pexels

Det øverste bildet representerer en pakking av bomullskuler. Merk at hver av dem er omgitt av seks naboer, og teller ikke en annen mulig øvre eller nedre rad. Hvordan bomullsballene blir komprimert vil definere størrelsen og dermed radiene; akkurat som med atomer.

Elementene i henhold til deres kjemiske natur interagerer med sine egne atomer på en eller annen måte. Følgelig varierer størrelsen på atomradiusen avhengig av hvilken type binding som er til stede og den faste pakningen av atomene.

Hvordan måles atomradiusen?

Kilde: Gabriel Bolívar

I hovedbildet kan det være enkelt å måle diameteren på bomullskulene, og deretter dele den med to. Imidlertid er sfæren til et atom ikke fullstendig definert. Hvorfor? Fordi elektroner sirkulerer og diffunderer i spesifikke områder i rommet: orbitalene.

Derfor kan atomet betraktes som en kule med impalpable kanter, som det er umulig å si med sikkerhet hvor langt de ender. For eksempel, på bildet over, viser regionen i sentrum, nær kjernen, en mer intens farge, mens kantene er uskarpe.

Bildet viser en diatomisk E _2- molekyl (slik som Cl ₂ , H ₂ , O ₂ , etc.). Forutsatt at atomene er sfæriske legemer, hvis avstanden d som skiller begge kjernene i den kovalente bindingen ble bestemt, ville det være nok å dele det i to halvdeler (d / 2) for å oppnå atomradius; mer presist, den kovalente radien til E for E ₂ .

Hva om E ikke dannet kovalente bindinger med seg selv, men i stedet var et metallisk element? Da ville d bli indikert med antall naboer som omgir E i dens metalliske struktur; det vil si etter koordinasjonsnummeret (NC) til atomet i emballasjen (husk bomullskulene i hovedbildet).

Bestemmelse av den internukleære avstanden

For å bestemme d, som er den internukleære avstanden for to atomer i et molekyl eller en emballasje, krever fysiske analyseteknikker.

En av de mest brukte er røntgendiffraksjon. I den bestråles en lysstråle gjennom en krystall, og diffraksjonsmønsteret som følger av samspillet mellom elektroner og elektromagnetisk stråling blir studert. Avhengig av pakningen kan forskjellige diffraksjonsmønstre oppnås og derfor andre verdier på d.

Hvis atomene er "stramme" i krystallgitteret, vil de presentere forskjellige verdier av d sammenlignet med hva de ville ha hvis de var "komfortable". Disse internukleære avstandene kan også svinge i verdier, slik at atomradiusen faktisk er en gjennomsnittsverdi for slike målinger.

Hvordan er atomradiusen og koordinasjonsnummeret relatert? V. Goldschmidt etablerte et forhold mellom de to, hvor den relative verdien for en NC på 12 er 1; 0,97 for en pakning der atomet har NC lik 8; 0,96, for en NC lik 6; og 0,88 for en NC på 4.

enheter

Med utgangspunkt i verdiene for NC lik 12, er mange av tabellene konstruert der atomradiene for alle elementene i den periodiske tabellen sammenlignes.

Siden ikke alle elementer danner slike kompakte strukturer (NC mindre enn 12), brukes V. Goldschmidt-forholdet til å beregne atomradiene og uttrykke dem for den samme pakningen. På denne måten standardiseres atomradiusmålingene.

Men i hvilke enheter kommer de til uttrykk? Siden d er av veldig liten størrelse, må man ty til enhetene til angstrøm Å (10 ∙ 10 ^-10 m) eller også mye brukt, picometeret (10 ∙ 10 ^-12 m).

Hvordan endres det i den periodiske tabellen?

Over en periode

Atom radier bestemt for metalliske elementer kalles metallisk radier, mens for ikke-metalliske elementer, kovalent radius (for eksempel fosfor, P ₄ eller svovel, S ₈ ). Imidlertid er det mellom de to typer eikene et mer markant skille enn navnet.

Fra venstre til høyre i samme periode tilfører kjernen protoner og elektroner, men sistnevnte er begrenset til samme energinivå (hovedkvantetall). Som en konsekvens utøver kjernen en økende effektiv kjernefysisk ladning på valenselektronene, som trekker sammen atomradiusen.

På denne måten har ikke-metalliske elementer i samme periode en tendens til å ha mindre atomare (kovalente) radier enn metaller (metalliske radier).

Synkende gjennom en gruppe

Når du kommer ned gjennom en gruppe, aktiveres nye energinivåer, som lar elektronene få mer plass. Dermed dekker elektronskyen større avstander, dens uskarpe periferi ender opp med å bevege seg lenger bort fra kjernen, og derfor utvides atomradiusen.

Lanthanide sammentrekning

Elektronene i det indre skallet beskytter den effektive kjernefysiske ladningen på valenselektronene. Når orbitalene som utgjør de indre skjellene har mange "hull" (noder), som forekommer med f-orbitalene, trekker kjernen seg sterk sammen atomradiusen på grunn av deres dårlige skjermingseffekt.

Dette faktum er dokumentert i lanthanid-sammentrekningen i periode 6 i den periodiske tabellen. Fra La til Hf er det en betydelig sammentrekning av atomradiusen som et resultat av f orbitaler, som "fylles opp" når f-blokken er krysset: den fra lanthanoidene og actinoidene.

En lignende effekt kan også observeres med elementene i pa-blokken fra periode 4. Denne gangen som et resultat av den svake skjermingseffekten av d-orbitalene som fylles når de passerer gjennom overgangsmetallperiodene.

eksempler

For periode 2 i den periodiske tabellen er atomradiene til dens elementer:

-Li: 257

-Be: 112 pm

-B: kl

-C: 77 pm

-N: 74 pm

-O: 66 kl

-F: 64 pm

Merk at litiummetall har den største atomradiusen (257 pm), mens fluor, som ligger ytterst til høyre i perioden, er den minste av dem alle (64 pm). Atomradiusen synker fra venstre til høyre i samme periode, og de listede verdiene beviser det.

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

Hva om du vil uttrykke atomradier i angstrom enheter? Del dem bare med 100: (257/100) = 2,57 Å. Og så videre med resten av verdiene.

referanser

1. Kjemi 301. Atomradier. Gjenopprettet fra: ch301.cm.utexas.edu
2. Stiftelsen CK-12. (2016, 28. juni). Atomradius. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
3. Trender i atomradier. Hentet fra: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamas Community College. (2002). Atomstørrelse. Gjenopprettet fra: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (august 2012). Atomisk og ionisk radius. Gjenopprettet fra: chemguide.co.uk
6. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave. S. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.