ATOMINĖ APIMTIS: KAIP JI SKIRIASI PERIODINĖJE LENTELĖJE IR PAVYZDŽIUOSE - CHEMIJA - 2025

Atominės tūris yra santykinis reikšmę, parodančią, tarp molinė masė elemento ir jos tankis santykius. Taigi šis tūris priklauso nuo elemento tankio, o tankis savo ruožtu priklauso nuo fazės ir to, kaip atomai yra išdėstyti joje.

Taigi elemento Z atominis tūris nėra tas pats kitoje fazėje nei ta, kurią jis demonstruoja kambario temperatūroje (skystas, kietas arba dujinis) arba kai jis yra tam tikrų junginių dalis. Taigi ZA junginio atominis tūris ZA skiriasi nuo Z junginio ZB tūrio.

Kodėl? Norint tai suprasti, reikia palyginti atomus su, pavyzdžiui, marmuru. Rutuliukai, kaip ir melsvi paveikslėliai aukščiau, turi labai gerai apibrėžtas medžiagos ribas, kurias galima pamatyti dėl blizgaus paviršiaus. Atomų riba, priešingai, yra difuzinė, nors juos galima laikyti nuotoliniu būdu sferiniais.

Taigi tai, kas nustato tašką už atominės ribos, yra nulinė tikimybė surasti elektroną, ir šis taškas gali būti toliau ar arčiau branduolio, priklausomai nuo to, kiek kaimyninių atomų sąveikauja aplink nagrinėjamą atomą.

Atomo tūris ir spindulys

Kai du atomai sąveikauja H H molekulėje _dviem , jų centrų padėtis apibrėžiama kaip atstumai tarp šių (vidiniai branduolių atstumai). Jei abu atomai yra sferiniai, spindulys yra atstumas tarp branduolio ir neryškios ribos:

Aukščiau esančiame paveikslėlyje galite pamatyti, kaip mažėja tikimybė rasti elektroną, kai jis tolsta nuo branduolio. Tuomet padalijus branduolio nuotolį iš dviejų, gaunamas atomo spindulys. Toliau, darant prielaidą, kad atomų rutulinė geometrija yra rutulio tūris, naudojama formulė:

V = (4/3) (Pi) r ³

Šia išraiška r yra H ₂ molekulės nustatytas atominis spindulys . Šiuo netiksliu metodu apskaičiuota V vertė gali pasikeisti, jei, pavyzdžiui, H ₂ yra skysta ar metalinė. Tačiau šis metodas yra labai netikslus, nes atomų formos jų sąveikoje yra labai toli nuo idealiosios sferos.

Norint nustatyti atominių medžiagų tūrį kietose medžiagose, atsižvelgiama į daugelį kintamųjų, susijusių su išdėstymu, kurie gaunami rentgeno spindulių difrakcijos tyrimais.

Papildoma formulė

Molinė masė reiškia medžiagos kiekį, kuris turi cheminio elemento atomų molį.

Jo vienetai yra g / mol. Kita vertus, tankis yra tūris, kurį užima elemento gramas: g / ml. Kadangi atominio tūrio vienetai yra ml / mol, turime žaisti su kintamaisiais, kad gautume norimus vienetus:

(g / mol) (ml / g) = ml / mol

Arba kas tas pats:

(Molinė masė) (1 / D) = V

(Molinė masė / D) = V

Taigi, elemento atomų vieno molio tūrį galima lengvai apskaičiuoti; o rutulio tūrio formulė apskaičiuoja atskiro atomo tūrį. Norint gauti šią vertę iš pirmosios, reikia perskaičiuoti naudojant Avogadro numerį (6,02 · ^10–23 ).

Kaip periodinėje lentelėje skiriasi atominis tūris?

Jei atomai laikomi sferiniais, tada jų kitimas bus toks pat, koks stebimas atomų spinduliuose. Aukščiau esančiame paveikslėlyje, kuriame pavaizduoti reprezentaciniai elementai, pavaizduota, kad iš dešinės į kairę atomai tampa mažesni; vietoj to, iš viršaus į apačią jie tampa tūringesni.

Taip yra todėl, kad tuo pačiu laikotarpiu branduolyje yra protonų, kai jis juda į dešinę. Šie protonai daro patrauklią jėgą išoriniams elektronams, kurie jaučia efektyvųjį branduolinį krūvį Z _ef , mažesnį nei tikrasis branduolinis krūvis Z.

Vidinių apvalkalų elektronai atstumia išorinio apvalkalo elektronus, sumažindami branduolio poveikį jiems; tai vadinama ekrano efektu. Tuo pačiu laikotarpiu ekrano efektas negali neutralizuoti padidėjusio protonų skaičiaus, todėl vidiniame apvalkale esantys elektronai netrukdo atomams susitraukti.

Tačiau nusileidimas į grupę įgalina naujus energijos lygius, leidžiančius elektronams orbituoti toliau nuo branduolio. Taip pat didėja elektronų skaičius vidiniame apvalkale, kurių ekranizacijos efektai pradeda mažėti, jei branduolys vėl prideda protonų.

Dėl šių priežasčių suprantama, kad 1A grupė turi daugiausiai tūrinių atomų, palyginti su mažais 8A (arba 18) grupės (arba 18) atomais, kuriuos sudaro kilmingosios dujos.

Pereinamųjų metalų atomų tūriai

Pereinamojo metalo atomai į vidinius d orbitalius įtraukia elektronus. Šis ekrano efekto padidėjimas ir, kaip ir tikrasis branduolinis užtaisas Z, beveik vienodai išnyksta, kad jų atomai per tą patį laikotarpį išlaikytų panašų dydį.

Kitaip tariant: per vieną laikotarpį pereinamųjų metalų atominis tūris yra panašus. Tačiau šie maži skirtumai yra nepaprastai reikšmingi apibrėžiant metalinius kristalus (tarsi metalinius rutulius).

Pavyzdžiai

Elemento atominiam tūriui apskaičiuoti yra prieinamos dvi matematinės formulės, kiekviena iš jų su atitinkamais pavyzdžiais.

1 pavyzdys

Atsižvelgiant į vandenilio atominį spindulį -37 pm (1 pikometras = 10 ^-12 m) - ir cezį -265 pm-, apskaičiuokite jų atominius tūrius.

Naudodami sferinę tūrio formulę, mes turime:

V _H = (4/3) (3,14) (37 pm) ³ = 212,07 pm ³

V _Cs = (4/3) (3,14) (265 pm) ³ = 77912297,67 pm ³

Tačiau šie tūriai, išreikšti pikometrais, yra per dideli, todėl jie paverčiami angstromų vienetais, padauginus juos iš perskaičiavimo koeficiento (1Å / 100pm) ³ :

(212.07 val. ³ ) (1Å / 100 val.) ³ = 2,1207 × 10 ^-4 Å ³

(77912297,67 pm ³ ) (1 A / 100pm) ³ = 77,912 A ³

Taigi skaičių skirtumai yra matomi tarp mažo H atomo ir didelių gabaritų Cs atomo. Reikėtų pažymėti, kad šie skaičiavimai yra tik apytiksliai teiginiai, kad atomas yra visiškai sferinis, klaidžiojantis prieš realybę.

2 pavyzdys

Gryno aukso tankis yra 19,32 g / ml, o jo molinė masė yra 196,97 g / mol. Taikant M / D formulę apskaičiuojant vieno molio aukso atomų tūrį, gaunama:

V _Au = (196,97 g / mol) / (19,32 g / ml) = 10,19 ml / mol

Tai yra, 1 mol aukso atomų užima 10,19 ml, bet kokio tūrio aukso atomas užima konkrečiai? Ir kaip tai išreikšti pm ³ vienetais ? Tam tiesiog pritaikykite šiuos perskaičiavimo koeficientus:

(10,19 ml / mol) · (mol / 6,02 · ^10–23 atomai) · (1 m / 100 cm) ³ · (1 pm / 10 ^–12 m) ³ = 16,92 · 10 ⁶ pm ³

Kita vertus, atominis aukso spindulys yra 166 pm. Palyginus abu tūrius - tą, kuris gautas taikant ankstesnį metodą, ir tą, kuris apskaičiuotas naudojant sferinę tūrio formulę - paaiškės, kad jie neturi tos pačios vertės:

V _Au = (4/3) (3.14) (166 val.) ³ = 19.15 · 10 ⁶ pm ³

Kuris iš dviejų yra arčiausiai priimtinos vertės? Tas, kuris yra arčiausias eksperimento rezultatams, gautiems rentgeno spinduliuotės būdu padarant aukso kristalų struktūrą.

Nuorodos

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2017 m. Gruodžio 9 d.). Atominio tūrio apibrėžimas. Gauta 2018 m. Birželio 6 d. Iš: thinkco.com
2. „Mayfair“, Andrius. (2018 m. Kovo 13 d.). Kaip apskaičiuoti atomo tūrį. Mokslas. Gauta 2018 m. Birželio 6 d. Iš: sciencing.com
3. „Wiki Kids Ltd.“ (2018). Lotharo Meyerio atominio tūrio kreivės. Gauta 2018 m. Birželio 6 d. Iš: wonderwhizkids.com
4. Lumenas. Periodinės tendencijos: atominis spindulys. Gauta 2018 m. Birželio 6 d. Iš: kursai.lumenlearning.com
5. Camilo J. Derpich. Atomo tūris ir tankis. Gauta 2018 m. Birželio 6 d. Iš: es-puraquimica.weebly.com
6. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis, p. 222–224.
7. CK-12 fondas. (2010 m. Vasario 22 d.). Palyginamieji atominiai dydžiai. . Gauta 2018 m. Birželio 06 d. Iš: commons.wikimedia.org
8. CK-12 fondas. (2010 m. Vasario 22 d.). H ₂ atominis spindulys . . Gauta 2018 m. Birželio 06 d. Iš: commons.wikimedia.org