Atomradius wie gemessen wird, wie es sich im Periodensystem ändert, Beispiele

Die Atomradius es ist ein wichtiger Parameter für die periodischen Eigenschaften der Elemente des Periodensystems. Es hängt direkt mit der Größe der Atome zusammen, da sie bei größerem Radius größer oder voluminöser sind. Ähnlich verhält es sich mit den elektronischen Eigenschaften desselben.

Solange ein Atom mehr Elektronen hat, ist seine Atomgröße und sein Radius umso größer. Beide werden durch die Elektronen der Valenzschale definiert, weil die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden, bei Entfernungen jenseits ihrer Umlaufbahnen gegen Null geht. Das Gegenteil tritt in der Nähe des Kerns auf: Die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden, nimmt zu.

Das obere Bild zeigt eine Packung von Wattebällchen. Beachten Sie, dass jeder von sechs Nachbarn umgeben ist, ohne eine weitere mögliche obere oder untere Reihe zu zählen. Die Art und Weise, in der Wattebällchen verdichtet werden, bestimmt ihre Größe und damit ihre Radien; so wie es bei Atomen passiert.

Elemente interagieren je nach ihrer chemischen Natur mit ihren eigenen Atomen auf die eine oder andere Weise. Daher variiert die Größe des Atomradius entsprechend der Art der vorhandenen Bindung und der festen Packung seiner Atome.

Index

• 1 Wie wird der Atomradius gemessen?
  • 1.1 Bestimmung des Kernabstandes
  • 1.2 Einheiten
• 2 Wie ändert sich das im Periodensystem?
  • 2.1 Über einen Zeitraum
  • 2.2 Absteigend von einer Gruppe
  • 2.3 Lanthanoidkontraktion
• 3 Beispiele
• 4 Referenzen

Wie wird der Atomradius gemessen?

Im Hauptbild kann man leicht den Durchmesser der Wattebällchen messen und dann durch zwei teilen. Die Sphäre eines Atoms ist jedoch nicht vollständig definiert. Warum? Weil Elektronen in bestimmten Regionen des Weltraums zirkulieren und diffundieren: den Orbitalen.

Daher kann das Atom als eine Kugel mit ungreifbaren Rändern betrachtet werden, von der nicht mit Sicherheit gesagt werden kann, in welchem ​​Ausmaß sie enden. Im oberen Bild zum Beispiel sieht der zentrale Bereich in der Nähe des Kerns eine intensivere Farbe aus, während seine Kanten verschwommen sind.

Das Bild stellt ein zweiatomiges Molekül E dar₂ (als der Cl₂, H₂, O₂usw.). Unter der Annahme, dass die Atome sphärische Körper sind, wenn die Entfernung bestimmt wurde d das trennt beide Kerne in der kovalenten Bindung, dann wäre es genug, um es in zwei Hälften zu teilen (d/ 2) um den Atomradius zu erhalten; genauer gesagt, der kovalente Radius von E für E₂.

Und wenn E keine kovalenten Bindungen mit sich selbst bildet, ist es ein metallisches Element? Dann d es würde durch die Anzahl der Nachbarn angezeigt werden, die E in seiner metallischen Struktur umgeben; das heißt, durch die Koordinationszahl (N.C) des Atoms innerhalb der Verpackung (erinnere dich an die Wattebäusche des Hauptbildes).

Bestimmung der Kerndistanz

Um zu bestimmen d, das ist der Kernabstand für zwei Atome in einem Molekül oder einer Verpackung, erfordert physikalische Analysetechniken.

Eine der am häufigsten verwendeten Methoden ist die Röntgenbeugung, bei der ein Lichtstrahl durch einen Kristall gestrahlt wird und das Beugungsmuster untersucht wird, das sich aus den Wechselwirkungen zwischen Elektronen und elektromagnetischer Strahlung ergibt. Abhängig von der Verpackung können unterschiedliche Beugungsmuster erhalten werden und daher andere Werte von d.

Wenn die Atome im Kristallgitter "dicht" sind, werden sie unterschiedliche Werte von aufweisen d verglichen mit dem, was sie hätten, wenn sie "bequem" wären. Auch können diese Kernabstände in Werten oszillieren, so dass der Atomradius tatsächlich aus einem Durchschnittswert solcher Messungen besteht.

Wie hängen der Atomradius und die Koordinationszahl zusammen? V. Goldschmidt stellte eine Beziehung zwischen den beiden her, in der für einen N.C. von 12 der relative Wert 1 ist; von 0,97 für eine Packung, bei der das Atom N.C gleich 8 aufweist; von 0,96, für ein N.C gleich 6; und 0,88 für einen N.C von 4.

Einheiten

Aus den Werten für N.C gleich 12 wurden viele der Tabellen konstruiert, in denen die Atomradien aller Elemente des Periodensystems verglichen werden.

Da nicht alle Elemente derart kompakte Strukturen bilden (N.C kleiner als 12), wird die Beziehung von V.Goldschmidt verwendet, um ihre Atomradien zu berechnen und sie für die gleiche Verpackung auszudrücken. Auf diese Weise sind Messungen von Atomradien standardisiert.

Aber in welchen Einheiten werden sie ausgedrückt? Seit d ist von sehr kleiner Größe, die Einheiten des Ångströms Å sollten verwendet werden (10 ÷ 10^-10m) oder auch weit verbreitet, das Pikometer (10 ∙ 10^-12m).

Wie ändert es sich im Periodensystem?

Während einer Periode

Die für die metallischen Elemente bestimmten Atomradien erhalten den Namen metallische Radien, während für diese nichtmetallischen Elemente kovalente Radien (wie Phosphor, P₄oder Schwefel, S₈).Zwischen beiden Arten von Funkgeräten gibt es jedoch eine markantere Unterscheidung als die des Namens.

Von links nach rechts fügt der Kern im gleichen Zeitraum Protonen und Elektronen hinzu, aber letztere sind auf das gleiche Energieniveau (Hauptquantenzahl) beschränkt. Als Konsequenz übt der Kern eine zunehmende effektive Kernladung auf die Valenzelektronen aus, die den Atomradius kontrahiert.

Auf diese Weise neigen nichtmetallische Elemente im gleichen Zeitraum dazu, atomare (kovalente) Radien kleiner als Metalle (metallische Radien) zu haben.

Absteigend von einer Gruppe

Beim Abstieg durch eine Gruppe werden neue Energieniveaus aktiviert, die den Elektronen mehr Raum geben. Die Elektronenwolke überstreicht also größere Entfernungen, ihre unscharfe Peripherie entfernt sich mehr vom Atomkern, und deshalb dehnt sich der atomare Radius aus.

Lanthanidenkontraktion

Die Elektronen der inneren Schicht helfen dabei, die effektive Kernladung auf den Valenzelektronen abzuschirmen. Wenn die Orbitale, die die inneren Schichten bilden, viele "Löcher" (Knoten) haben, wie bei den Orbitalen f, kontrahiert der Kern aufgrund des schlechten Abschirmungseffekts der Orbitale stark den Atomradius.

Diese Tatsache zeigt sich in der Lanthanoidkontraktion in Periode 6 des Periodensystems. Von La zu Hf gibt es eine beträchtliche Kontraktion des Atomradius, der von den Orbitalen f erzeugt wird, die sich "auffüllen", wenn man den Block f durchläuft: den der Lanthanoide und Actinoide.

Ein ähnlicher Effekt kann auch bei den Elementen des Blocks p aus der Periode 4 beobachtet werden. Dieses Mal aufgrund der schwachen Abschirmwirkung der d-Orbitale, die sich füllen, wenn die Perioden der Übergangsmetalle durchlaufen.

Beispiele

Für die Periode 2 des Periodensystems sind die Atomradien seiner Elemente:

-Li: 257 Uhr

Be: 112 Uhr

-B: 88 Uhr

-C: 77 Uhr

-N: 74 Uhr

-O: 66 Uhr

-F: 64 Uhr

Man beachte, dass Lithiummetall den größten Atomradius (257 p.m.) hat, während Fluor, das sich ganz rechts in der Periode befindet, das kleinste von ihnen ist (64 p.m.). Der Atomradius fällt in derselben Periode von links nach rechts ab und die aufgeführten Werte beweisen es.

Lithium, durch Bildung metallischer Bindungen, ist sein Radius metallisch; und Fluor, da es kovalente Bindungen (F-F) bildet, ist sein Radius kovalent.

Und wenn Sie die Atomradios in Angstromeinheiten ausdrücken wollen? Es wird ausreichen, sie durch 100 zu teilen: (257/100) = 2,57Å. Und so weiter mit dem Rest der Werte.

Referenzen

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2. CK-12-Stiftung. (28. Juni 2016). Atomarer Radius. Von: chem.libretexts.org
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6. Zittern und Atkins. (2008). Anorganische Chemie (Vierte Ausgabe, S. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.