ATOMRADIE: HUR DET MÄTS, HUR DET FÖRÄNDRAS OCH EXEMPEL - KEMI - 2025

Den atomradie är en viktig parameter för de periodiska egenskaperna hos elementen i det periodiska systemet. Det är direkt relaterat till storleken på atomerna, eftersom ju större radien är, desto större eller mer omfattande är de. Likaså är det relaterat till deras elektroniska egenskaper.

Ju fler elektroner en atom har, desto större är dess atomstorlek och radie. Båda definieras av elektronerna i valensskalet, eftersom på avstånd utanför deras banor närmar sig sannolikheten för att hitta en elektron noll. Det motsatta inträffar i närheten av kärnan: sannolikheten för att hitta en elektron ökar.

Källa: Pexels

Den översta bilden representerar en förpackning av bomullsbollar. Observera att var och en är omgiven av sex grannar och inte räknar med en annan möjlig övre eller nedre rad. Hur bomullsbollarna komprimeras kommer att definiera deras storlekar och därför deras radier; precis som med atomer.

Elementen enligt deras kemiska natur interagerar med sina egna atomer på ett eller annat sätt. Följaktligen varierar storleken på atomradie beroende på vilken typ av bindning som finns och den fasta förpackningen av dess atomer.

Hur mäts atomradie?

Källa: Gabriel Bolívar

I huvudbilden kan det vara enkelt att mäta bomullsbollens diameter och sedan dela den med två. En atoms sfär är emellertid inte helt definierad. Varför? Eftersom elektroner cirkulerar och diffunderar i specifika områden i rymden: orbitalerna.

Därför kan atomen betraktas som en sfär med impalpable kanter, vilket det är omöjligt att säga säkert hur långt de slutar. I bilden ovan visar till exempel området i mitten, nära kärnan, en mer intensiv färg, medan dess kanter är suddiga.

Bilden representerar en diatomär E ₂ -molekylen (såsom Cl ₂ , H ₂ , O ₂ , etc). Om man antar att atomerna är sfäriska kroppar, om avståndet d som separerar båda kärnorna i den kovalenta bindningen bestämdes, skulle det räcka att dela upp det i två halvor (d / 2) för att erhålla atomradie; mer exakt, den kovalenta radien för E för E ₂ .

Tänk om E inte bildade kovalenta bindningar med sig själv utan istället var ett metalliskt element? Då skulle d anges med antalet grannar som omger E i dess metalliska struktur; det vill säga med koordinationsnumret (NC) för atomen i förpackningen (kom ihåg bomullskulorna i huvudbilden).

Bestämning av det internukleära avståndet

För att bestämma d, som är det internukleära avståndet för två atomer i en molekyl eller förpackning, krävs fysiska analystekniker.

En av de mest använda är röntgendiffraktion. I den bestrålas en ljusstråle genom en kristall, och diffraktionsmönstret som är resultatet av interaktioner mellan elektroner och elektromagnetisk strålning studeras. Beroende på förpackningen kan olika diffraktionsmönster erhållas och därför andra värden på d.

Om atomerna är "täta" i kristallgitteret kommer de att presentera olika värden på d jämfört med vad de skulle ha om de var "bekväma". Dessa internukleära avstånd kan också variera i värden, så att atomradien faktiskt är ett medelvärde för sådana mätningar.

Hur är atomradien och koordinationsnumret relaterade? V. Goldschmidt upprättade ett förhållande mellan de två, där för en NC på 12 är det relativa värdet 1; 0,97 för en förpackning där atomen har NC lika med 8; 0,96, för en NC lika med 6; och 0,88 för en NC på 4.

Enheter

Från och med värdena för NC lika med 12 har många av tabellerna konstruerats där atomradierna för alla element i den periodiska tabellen jämförs.

Eftersom inte alla element bildar sådana kompakta strukturer (NC mindre än 12), används V. Goldschmidt-förhållandet för att beräkna deras atomradier och uttrycka dem för samma förpackning. På detta sätt standardiseras atomradiemätningarna.

Men i vilka enheter uttrycks de? Eftersom d är av mycket liten storlek, måste man tillgripa de enheter av ångström Å (10 ∙ 10 ^-10 m) eller också i stor utsträckning, den picometer (10 ∙ 10 ^-12 m).

Hur förändras det i den periodiska tabellen?

Över en tid

Atom radier bestämdes för metalliska element kallas metalliskt radier, medan för icke-metalliska element, kovalent radier (såsom fosfor, P ₄ , eller svavel, S ₈ ). Men mellan de två typerna av ekrar finns det en mer framträdande skillnad än namnet.

Från vänster till höger under samma period lägger kärnan till protoner och elektroner, men de senare är begränsade till samma energinivå (huvudkvantantalet). Som en konsekvens utövar kärnan en ökande effektiv kärnkraftsladdning på valenselektronerna, som drar samman atomradien.

På detta sätt tenderar icke-metalliska element i samma period att ha mindre atomiska (kovalenta) radier än metaller (metalliska radier).

Fallande genom en grupp

När du går ner genom en grupp aktiveras nya energinivåer som gör att elektronerna får mer utrymme. Således täcker elektronmoln större avstånd, dess suddiga periferi hamnar längre bort från kärnan, och därför expanderar atomradie.

Lantanidkontraktion

Elektronerna i det inre skalet skyddar den effektiva kärnladdningen på valenselektronerna. När orbitalerna som utgör de inre skalen har många "hål" (noder), som inträffar med f orbitalerna, dras kärnan kraftigt samman med atomradie på grund av deras dåliga skärmande effekt.

Detta faktum bevisas i lantanidkontraktionen i period 6 i det periodiska systemet. Från La till Hf finns en betydande sammandragning av atomradie som ett resultat av f orbitalerna, som "fylls upp" när f-blocket korsas: det för lantanoiderna och actinoiderna.

En liknande effekt kan också observeras med elementen i pa-blocket från period 4. Den här gången, som ett resultat av den svaga skärmningseffekten av d-orbitalerna som fylls när de passerar genom övergångsmetallperioderna.

exempel

För period 2 i det periodiska systemet är atomradierna för dess element:

-Li: 257

-Be: 112 pm

-B: 88 pm

-C: 77 pm

-N: 74 pm

-O: 66 pm

-F: 64 pm

Observera att litiummetall har den största atomradie (257 pm), medan fluor, som ligger längst till höger i perioden, är den minsta av dem alla (64 pm). Atomradie sjunker från vänster till höger under samma period, och de listade värdena bevisar den.

Litium, vid bildning av metallbindningar, är dess radie metallisk; och fluor, eftersom det bildar kovalenta bindningar (FF), är dess radie kovalent.

Tänk om du vill uttrycka atomradierna i ångströmsenheter? Dela dem bara med 100: (257/100) = 2,57 Å. Och så vidare med resten av värdena.

referenser

1. Kemi 301. Atomic Radii. Återställd från: ch301.cm.utexas.edu
2. CK-12 Foundation. (2016, 28 juni). Atom radie. Återställd från: chem.libretexts.org
3. Trender i Atomic Radii. Hämtad från: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamas Community College. (2002). Atomstorlek. Återställd från: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (augusti 2012). Atomisk och jonisk radie. Återställd från: chemguide.co.uk
6. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan, s. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.