ATÓMOVÝ POLOMER: AKO SA MERIA, AKO SA MENÍ A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Polomer atómu je dôležitým parametrom pre periodické vlastností prvkov periodickej tabuľky. Je to priamo spojené s veľkosťou atómov, pretože čím väčší je polomer, tým väčšie alebo objemnejšie sú. Podobne sa to týka ich elektronických charakteristík.

Čím viac atómov má atóm, tým väčšia je jeho atómová veľkosť a polomer. Obidve sú definované elektrónmi valenčného obalu, pretože vo vzdialenostiach za ich obežnou dráhou sa pravdepodobnosť nájdenia elektrónu blíži nule. Opak sa vyskytuje v blízkosti jadra: zvyšuje sa pravdepodobnosť nájdenia elektrónu.

Zdroj: Pexels

Horný obrázok predstavuje balenie bavlnenej gule. Všimnite si, že každý z nich je obklopený šiestimi susedmi, nepočítajúc ďalší možný horný alebo dolný rad. Ako sa zlisujú guľôčky z bavlny, budú určovať ich veľkosť a preto aj ich polomery; rovnako ako s atómami.

Prvky podľa ich chemickej povahy interagujú takým spôsobom s vlastnými atómami. V dôsledku toho sa veľkosť atómového polomeru mení v závislosti od typu prítomnej väzby a pevného obalu jej atómov.

Ako sa meria atómový polomer?

Zdroj: Gabriel Bolívar

Na hlavnom obrázku môže byť ľahké zmerať priemer bavlnenej gule a potom ju rozdeliť dvoma. Guľa atómu však nie je úplne definovaná. Prečo? Pretože elektróny cirkulujú a rozptyľujú sa v špecifických oblastiach vesmíru: na obežných dráhach.

Atóm je preto možné považovať za guľu s neprekonateľnými okrajmi, ktoré nie je možné s istotou povedať, ako ďaleko končí. Napríklad na obrázku vyššie oblasť v strede blízko jadra vykazuje intenzívnejšiu farbu, zatiaľ čo jej okraje sú rozmazané.

Obraz predstavuje diatomic E ₂ molekuly (ako je napríklad Cl ₂ , H ₂ , O ₂ , atď). Za predpokladu, že atómy sú sférické telá, ak by sa určila vzdialenosť d oddeľujúca obe jadrá kovalentnej väzby, potom by stačilo rozdeliť ju na dve polovice (d / 2), aby sa získal atómový polomer; presnejšie, polomer kovalentnej E pre E ₂ .

Čo keby E netvoril kovalentné väzby so sebou, ale namiesto toho bol kovovým prvkom? Potom by d bolo naznačené počtom susedov, ktorí obklopujú E vo svojej kovovej štruktúre; to znamená podľa koordinačného čísla (NC) atómu v obale (nezabudnite na bavlnené gule na hlavnom obrázku).

Stanovenie internuclear vzdialenosti

Určenie d, ktoré je internukleárnou vzdialenosťou pre dva atómy v molekule alebo balení, vyžaduje techniky fyzickej analýzy.

Jednou z najbežnejšie používaných je rôntgenová difrakcia, v ktorej je ožarovaný lúč svetla kryštálom a študuje sa difrakčný obrazec vyplývajúci z interakcií medzi elektrónmi a elektromagnetickým žiarením. V závislosti od balenia je možné získať rôzne difrakčné vzorce, a teda ďalšie hodnoty d.

Ak sú atómy „pevné“ v kryštalickej mriežke, budú vykazovať rôzne hodnoty d v porovnaní s tým, čo by mali, keby boli „pohodlné“. Tieto internukleárne vzdialenosti môžu tiež kolísať v hodnotách, takže atómový polomer je v skutočnosti priemernou hodnotou takýchto meraní.

Ako súvisia atómový polomer a koordinačné číslo? V. Goldschmidt vytvoril vzťah medzi týmito dvoma, v ktorých pre NC 12 je relatívna hodnota 1; 0,97 pre obal, kde atóm má NC rovnú 8; 0,96, pre NC rovnú 6; a 0,88 pre NC 4.

Jednotky

Počínajúc hodnotami pre NC rovnými 12, bolo skonštruovaných veľa tabuliek, v ktorých sa porovnávajú atómové polomery všetkých prvkov periodickej tabuľky.

Pretože nie všetky prvky tvoria také kompaktné štruktúry (NC menej ako 12), vzťah V. Goldschmidta sa používa na výpočet ich atómových polomerov a na ich vyjadrenie pre rovnaké balenie. Týmto spôsobom sú merania atómového polomeru štandardizované.

Ale v ktorých jednotkách sú vyjadrené? Pretože d má veľmi malú veľkosť, je potrebné uchýliť sa k jednotkám angstromu A (10 × 10 - ¹⁰ m) alebo sa tiež bežne používa, pikometer (10 - 10 - ¹² m).

Ako sa mení v periodickej tabuľke?

Za určité obdobie

Atómy s polomery určený pre kovové prvky sa nazývajú kovové polomery, zatiaľ čo u nekovových prvkov, kovalentné polomery (ako je napríklad fosfor, P ₄ , alebo síra, S ₈ ). Medzi týmito dvoma druhmi lúčov sa však výraznejšie rozlišuje od mena.

Zľava doprava v rovnakom období jadro pridáva protóny a elektróny, ale tieto sú obmedzené na rovnakú úroveň energie (hlavné kvantové číslo). V dôsledku toho jadro uplatňuje zvyšujúci sa účinný jadrový náboj na valenčné elektróny, ktoré zmenšujú atómový polomer.

Týmto spôsobom majú nekovové prvky v rovnakom období tendenciu mať menšie atómové (kovalentné) polomery ako kovy (kovové polomery).

Zostupne po skupine

Keď zostupujete cez skupinu, sú povolené nové úrovne energie, ktoré umožňujú elektrónom mať viac miesta. Elektrónový oblak tak pokrýva väčšie vzdialenosti, jeho rozmazané okraje sa nakoniec pohybujú ďalej od jadra, a preto sa atómový polomer rozširuje.

Kontrakcia lantanoidu

Elektróny vo vnútornom plášti pomáhajú chrániť efektívny jadrový náboj na valenčných elektrónoch. Keď majú obežné kolesá, ktoré tvoria vnútorné škrupiny, veľa „dier“ (uzlov), ako sa vyskytuje u orbitálov, jadro sa silne stiahne z atómového polomeru kvôli ich zlému tieniacemu účinku.

Táto skutočnosť je preukázaná kontrakciou lantanoidom v období 6 periodickej tabuľky. Z La do Hf dochádza k značnému zmenšeniu atómového polomeru v dôsledku f orbitálov, ktoré sa „vyplnia“, keď sa prejde blok f: lanthanoidmi a aktinoidmi.

Podobný účinok je možné pozorovať aj pri prvkoch bloku p od 4. periódy. Tentoraz v dôsledku slabého tieniaceho efektu orbitálov, ktoré sa plnia pri prechode cez prechodné kovové periódy.

Príklady

V perióde 2 periodickej tabuľky sú atómové polomery jej prvkov:

-Li: 257 hodín

-Be: 112 pm

-B: 88 pm

-C: 77 hodín

-N: 74 hodín

-O: 66 hodín

-F: 64 hodín

Všimnite si, že lítny kov má najväčší atómový polomer (257 pm), zatiaľ čo fluór umiestnený v krajnej pravici periódy je najmenší z nich (64 pm). Atómový polomer zostupuje zľava doprava v rovnakom období a uvedené hodnoty to dokazujú.

Lítium, keď tvoria kovové väzby, jeho polomer je kovový; a fluór, pretože vytvára kovalentné väzby (FF), jeho polomer je kovalentný.

Čo ak chcete vyjadriť atómové polomery v angstromových jednotkách? Jednoducho ich vydeľte číslom 100: (257/100) = 2,57 Á. A tak ďalej so zvyšnými hodnotami.

Referencie

1. Chémia 301. Atómové polomery. Získané z: ch301.cm.utexas.edu
2. Nadácia CK-12. (2016, 28. júna). Atómový polomer. Obnovené z: chem.libretexts.org
3. Trendy v atómových polomeroch. Prevzaté z: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamas Community College. (2002). Atómová veľkosť. Získané z: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (august 2012). Atómový a iónový polomer. Získané z: chemguide.co.uk
6. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie., Str. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.