- Jak se měří atomový poloměr?
- Stanovení internuclear vzdálenosti
- Jednotky
- Jak se mění v periodické tabulce?
- Po dobu
- Sestup ze skupiny
- Kontrakce lanthanidů
- Příklady
- Reference
Poloměr atomu je důležitým parametrem pro periodické vlastností prvků periodické tabulky. To přímo souvisí s velikostí atomů, protože čím větší je poloměr, tím větší nebo objemnější jsou. Podobně to souvisí s jejich elektronickými vlastnostmi.
Čím více elektronů má atom, tím větší je jeho atomová velikost a poloměr. Oba jsou definováni elektrony valenčního shellu, protože ve vzdálenosti za jejich orbity se pravděpodobnost nalezení elektronu blíží nule. Opak se vyskytuje v blízkosti jádra: pravděpodobnost nalezení elektronu se zvyšuje.
Zdroj: Pexels
Horní obrázek představuje balení bavlněných kuliček. Všimněte si, že každý z nich je obklopen šesti sousedy, nepočítaje další možný horní nebo dolní řádek. Způsob zhutňování bavlněných koulí bude definovat jejich velikost a tedy i jejich poloměry; stejně jako u atomů.
Prvky podle jejich chemické povahy interagují s jejich vlastními atomy tak či onak. V důsledku toho se velikost atomového poloměru mění v závislosti na typu přítomné vazby a pevném balení jejích atomů.
Jak se měří atomový poloměr?
Zdroj: Gabriel Bolívar
Na hlavním obrázku lze snadno změřit průměr bavlněných kuliček a poté je rozdělit dvěma. Koule atomu však není plně definována. Proč? Protože elektrony cirkulují a difundují ve specifických oblastech vesmíru: na orbitálech.
Atom tedy lze považovat za kouli s neproniknutelnými okraji, což nelze s jistotou říci, jak daleko končí. Například na obrázku nahoře ukazuje oblast středu blízko jádra intenzivnější barvu, zatímco její okraje jsou rozmazané.
Obraz představuje diatomic E 2 molekuly (jako je například Cl 2, H 2, O 2, atd). Za předpokladu, že atomy jsou sférická těla, pokud by byla stanovena vzdálenost d oddělující obě jádra v kovalentní vazbě, pak by stačilo rozdělit ji na dvě poloviny (d / 2), aby se získal atomový poloměr; přesněji, kovalentní poloměr E pro E 2.
Co kdyby E netvořil kovalentní vazby sám se sebou, ale místo toho byl kovovým prvkem? Potom by d bylo označeno počtem sousedů, kteří obklopují E ve své kovové struktuře; to je podle koordinačního čísla (NC) atomu v obalu (pamatujte na bavlněné kuličky v hlavním obrázku).
Stanovení internuclear vzdálenosti
K určení d, což je internukleární vzdálenost pro dva atomy v molekule nebo obalu, vyžaduje techniky fyzické analýzy.
Jednou z nejpoužívanějších je rentgenová difrakce, v níž je paprsek světla ozařován krystalem a je studován difrakční obrazec vyplývající z interakcí mezi elektrony a elektromagnetickým zářením. V závislosti na balení lze získat různé difrakční vzorce, a proto i jiné hodnoty d.
Pokud jsou atomy „pevné“ v krystalové mřížce, budou vykazovat různé hodnoty d ve srovnání s tím, co by měly, kdyby byly „pohodlné“. Také tyto internukleární vzdálenosti se mohou lišit v hodnotách, takže atomový poloměr je ve skutečnosti průměrnou hodnotou takových měření.
Jak souvisí atomový poloměr a koordinační číslo? V. Goldschmidt vytvořil vztah mezi těmito dvěma, ve kterém pro NC 12 je relativní hodnota 1; 0,97 pro balení, kde atom má NC rovnou 8; 0,96, pro NC rovnou 6; a 0,88 pro NC 4.
Jednotky
Počínaje hodnotami pro NC rovnými 12, bylo zkonstruováno mnoho tabulek, kde jsou porovnány atomové poloměry všech prvků periodické tabulky.
Protože ne všechny prvky vytvářejí takové kompaktní struktury (NC méně než 12), vztah V. Goldschmidt se používá pro výpočet jejich atomových poloměrů a jejich vyjádření pro stejné balení. Tímto způsobem jsou standardizována měření atomového poloměru.
Ale v jakých jednotkách jsou vyjádřeny? Protože d je velmi malé velikosti, je třeba uchýlit se k jednotkám angstromu A (10 × 10 - 10 m) nebo také široce používán, pikometr (10 × 10 - 12 m).
Jak se mění v periodické tabulce?
Po dobu
Atomy s poloměry určen pro kovové prvky se nazývají kovové poloměry, zatímco u nekovových prvků, kovalentní poloměry (jako je například fosfor, P 4, nebo síra, S 8). Mezi těmito dvěma druhy paprsků je však výraznější rozdíl než u jména.
Zleva doprava ve stejném období přidává jádro protony a elektrony, ale ty jsou omezeny na stejnou energetickou úroveň (hlavní kvantové číslo). V důsledku toho jádro vyvíjí rostoucí efektivní jaderný náboj na valenční elektrony, které stahují atomový poloměr.
Tímto způsobem mají nekovové prvky ve stejném období tendenci mít menší atomové (kovalentní) poloměry než kovy (kovové poloměry).
Sestup ze skupiny
Při sestupu ve skupině jsou povoleny nové úrovně energie, které umožňují elektronům mít více prostoru. Elektronový oblak tak pokrývá větší vzdálenosti, jeho rozmazané okraje končí směrem dále od jádra, a proto se atomový poloměr rozšiřuje.
Kontrakce lanthanidů
Elektrony ve vnitřním obalu pomáhají chránit efektivní jaderný náboj na valenčních elektronech. Když orbitaly, které tvoří vnitřní vrstvy, mají mnoho „děr“ (uzlů), jak se vyskytuje u orbitálů, jádro silně stahuje atomový poloměr kvůli jejich špatnému stínění.
Tato skutečnost je doložena kontrakcí lanthanidů v období 6 periodické tabulky. Z La do Hf dochází v důsledku orbitálů ke značnému smrštění atomového poloměru, který se „vyplňuje“, když se blok f překračuje: u lanthanoidů a aktinoidů.
Podobný účinek lze pozorovat také u prvků pa bloku od periody 4. Tentokrát v důsledku slabého stínícího efektu orbitálů, které se zaplňují při průchodu periodami přechodného kovu.
Příklady
Pro období 2 periodické tabulky jsou atomové poloměry jejích prvků:
-Li: 257 hodin
-Be: 112 hodin
-B: 88 hodin
-C: 77 hodin
-N: 74 hodin
-O: 66 hodin
-F: 64 hodin
Všimněte si, že lithium metal má největší atomový poloměr (257 pm), zatímco fluor, který se nachází v krajní pravici období, je nejmenší ze všech (64 pm). Atomový poloměr sestupuje zleva doprava ve stejném období a uvedené hodnoty to dokazují.
Lithium, když tvoří kovové vazby, jeho poloměr je kovový; a fluor, protože tvoří kovalentní vazby (FF), jeho poloměr je kovalentní.
Co když chcete vyjádřit atomové poloměry v angstromových jednotkách? Jednoduše je vydělte 100: (257/100) = 2,57 Á. A tak se zbytkem hodnot.
Reference
- Chemie 301. Atomic Radii. Obnoveno z: ch301.cm.utexas.edu
- Nadace CK-12. (2016, 28. června). Atomový poloměr. Obnoveno z: chem.libretexts.org
- Trendy v atomových poloměrech. Převzato z: intro.chem.okstate.edu
- Clackamas Community College. (2002). Atomová velikost. Obnoveno z: dl.clackamas.edu
- Clark J. (srpen 2012). Atomový a iontový poloměr. Obnoveno z: chemguide.co.uk
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání., Str. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.