ATOMSKI POLMER: KAKO SE MERI, KAKO SE SPREMINJA IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

Atomski polmer je pomemben parameter za periodične lastnosti elementov periodnega sistema. Neposredno je povezan z velikostjo atomov, saj večji kot je polmer, večji ali bolj voluminozni so. Prav tako je povezano z njihovimi elektronskimi lastnostmi.

Več elektronov ima atom, večja je njegova atomska velikost in polmer. Oba sta definirana z elektroni valenčne lupine, saj se na razdaljah, ki presegajo njihove orbite, verjetnost najdbe elektrona približa ničli. V bližini jedra se zgodi obratno: povečuje se verjetnost, da bomo našli elektron.

Vir: Pexels

Zgornja slika predstavlja pakiranje bombažnih kroglic. Upoštevajte, da je vsaka obdana s šestimi sosedi, ne da bi šteli še eno zgornjo ali spodnjo vrsto. Kako se bombažne kroglice stisnejo, bodo določile njihove velikosti in s tem njihov polmer; tako kot z atomi.

Elementi v skladu s svojo kemijsko naravo na tak ali drugačen način delujejo z lastnimi atomi. Posledično se velikost atomskega polmera razlikuje glede na vrsto prisotne vezi in trdno pakiranje njenih atomov.

Kako se meri atomski polmer?

Vir: Gabriel Bolívar

Na glavni sliki je enostavno izmeriti premer bombažnih kroglic in jih nato razdeliti za dva. Vendar sfera atoma ni popolnoma definirana. Zakaj? Ker elektroni krožijo in razpršijo v določenih območjih prostora: orbitali.

Zato je atom mogoče obravnavati kot kroglo z nepropustnimi robovi, za katere je nemogoče zagotovo reči, kako daleč se končajo. Na zgornji sliki na primer območje središča blizu jedra kaže bolj intenzivno barvo, njegovi robovi pa so zamegljeni.

Slika predstavlja dvoatomarnih E ₂ molekulo (na primer Cl ₂ , H ₂ , O ₂ , itd). Če predpostavimo, da so atomi sferična telesa, če bi bila določena razdalja d, ki ločuje oba jedra v kovalentni vezi, bi bilo dovolj, da jo razdelimo na dve polovici (d / 2), da dobimo atomski polmer; natančneje, kovalentni polmer E za E ₂ .

Kaj pa če E sam s seboj ne tvori kovalentnih vezi, ampak je kovinski element? Potem bi d označil število sosedov, ki obkrožajo E v njegovi kovinski strukturi; torej s koordinacijsko številko (NC) atoma znotraj embalaže (spomnite se bombažnih kroglic na glavni sliki).

Določitev mednuklearne razdalje

Za določitev d, ki je medjedrinska razdalja dveh atomov v molekuli ali embalaži, so potrebne tehnike fizikalne analize.

Ena najpogosteje uporabljenih je difrakcija rentgenskih žarkov, v njej se skozi kristal obseva žarek svetlobe in preučuje se difrakcijski vzorec, ki je posledica interakcij med elektroni in elektromagnetnim sevanjem. Glede na embalažo je mogoče dobiti različne difrakcijske vzorce in s tem tudi druge vrednosti d.

Če so atomi "tesni" v kristalni rešetki, bodo prikazali različne vrednosti d v primerjavi s tistimi, ki bi jih imeli, če bi bili "udobni". Tudi te mednuklearne razdalje bi lahko nihale v vrednostih, tako da je atomski polmer dejansko povprečna vrednost takšnih meritev.

Kako sta atomski polmer in koordinacijska številka povezana? V. Goldschmidt je vzpostavil razmerje med tema dvema, pri čemer je za NC 12 enaka vrednost 1; 0,97 za embalažo, kjer ima atom enak 8; 0,96, za NC enako 6; in 0,88 za NC 4.

Enote

Začenši z vrednostmi za NC, ki je enaka 12, je bilo sestavljenih veliko tabel, v katerih se primerjajo atomski polmeri vseh elementov periodične tabele.

Ker vsi elementi ne tvorijo tako kompaktnih struktur (NC manj kot 12), se razmerje V. Goldschmidt izračuna za njihove atomske polmere in izrazi za isto embalažo. Na ta način so standardizirane meritve atomskega polmera.

Toda v katerih enotah se izražajo? Ker je d zelo majhne velikosti, se moramo zateči k enotam angstroma Å (10 ∙ 10 ^-10 m) ali tudi široko uporabljenim, pikometer (10 ∙ 10 ^-12 m).

Kako se spreminja v periodični tabeli?

V določenem obdobju

Atomske polmere, določene za kovinske elemente, imenujemo kovinski polmeri, medtem ko za nekovinske elemente kovalentna polmera (kot so fosfor, P ₄ ali žveplo, S ₈ ). Vendar pa med obema vrstama naperic obstaja bolj izrazita razlika kot ime.

Od leve proti desni v istem obdobju jedro doda protone in elektrone, vendar so slednji omejeni na isto raven energije (glavno kvantno število). Posledično jedro izvaja vse večji učinkovit jedrski naboj na valenčnih elektronih, ki krči atomski polmer.

Na ta način imajo nekovinski elementi v istem obdobju manjše atomske (kovalentne) polmere kot kovine (kovinski polmeri).

Spust skozi skupino

Ko se spustite skozi skupino, so omogočene nove ravni energije, ki elektronom omogočajo več prostora. Tako elektronski oblak prekriva večje razdalje, njegova zamegljena periferija se konča, ko se oddaljuje od jedra, zato se atomski polmer širi.

Krčenje lantanida

Elektroni v notranji lupini pomagajo zaščititi učinkovit jedrski naboj na valenčnih elektronih. Kadar imajo orbite, ki sestavljajo notranje lupine, veliko "lukenj" (vozlišč), kot se to dogaja s f orbitalami, jedro močno zmanjša atomski polmer zaradi slabega zaščitnega učinka.

To dejstvo je razvidno iz lantanidnega krčenja v 6. obdobju periodične tabele. Od La do Hf je občutno krčenje atomskega polmera, ki je posledica f orbitale, ki se "napolni", ko je blok f premaknjen: lantanoidi in aktinoidi.

Podoben učinek lahko opazimo tudi pri elementih bloka pa iz obdobja 4. Tokrat je to posledica šibkega zaščitnega učinka d orbitale, ki se napolni pri prehodu skozi obdobja prehodnih kovin.

Primeri

Za 2. obdobje periodične tabele so atomski polmeri njegovih elementov:

-Li: 257 popoldne

-Be: 112 popoldne

-B: 88 popoldne

-C: 77.00

-N: 74 popoldne

-O: 66.00

-F: 64.00

Upoštevajte, da ima litijeva kovina največji atomski polmer (257 pm), medtem ko je fluor, ki se nahaja na skrajni desni strani obdobja, najmanjši od vseh (64 pm). Atomski polmer se v istem obdobju spusti od leve proti desni, naštete vrednosti pa to dokazujejo.

Litij, ko tvori kovinske vezi, je njegov polmer kovinski; in fluor, saj tvori kovalentne vezi (FF), je njegov polmer kovalenten.

Kaj pa, če želite atomske polmese izraziti v angstromskih enotah? Preprosto jih razdelite s 100: (257/100) = 2,57Å. In tako naprej z ostalimi vrednotami.

Reference

1. Kemija 301. Atomski polmeri. Pridobljeno iz: ch301.cm.utexas.edu
2. Fundacija CK-12. (2016, 28. junij). Atomski polmer. Pridobljeno: chem.libretexts.org
3. Trendi v atomskem radiju. Vzeto iz: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamas Community College. (2002). Atomska velikost. Pridobljeno: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (avgust 2012). Atomski in jonski polmer. Pridobljeno: chemguide.co.uk
6. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja., Str. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.