Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

Розміри атомів і іонів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    24513

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Навички для розвитку

    • Охарактеризуйте значення та періодичну тенденцію для атомних радіусів

    Що таке атомні радіуси?

    Атомні радіуси - це радіуси атомів, міра того, наскільки великі атоми. Це здається досить простим. Це корисна ідея, тому що якщо ми знаємо радіуси, ми можемо передбачити, наскільки великі молекули, чи будуть різні частини торкатися один одного тощо Це добре для проектування молекул для певних цілей, інтерпретації даних та інших речей.

    Як ви вимірюєте атомні радіуси?

    Ось тут і починається біда! Атоми більше схожі на хмари, ніж металеві кульки. Діаметр металевої кулі легко виміряти, тому що він не змінюється; м'яч твердий. Але як виміряти розмір однієї хмари, яка торкається багатьох інших хмар? Пам'ятайте з ядерної моделі атома, що ядро дуже крихітне. Майже весь простір в атомі займає електрони на їх орбіталі, а орбіталі, як хмари, не мають очевидних країв; також вони можуть змінювати розмір і форму, коли інші атоми знаходяться поблизу через кулонівських сил від інших ядер і електронів. Зазвичай ми вимірюємо розмір атомів за допомогою рентгенівської кристалографії. В основному ми світимо рентгенівськими променями на кристал (як кристал солі або алмаз, кристал - це впорядковане розташування атомів з гострими прямими краями). Рентгенівські промені взаємодіють з електронами в кристалі, і зображення, яке ми отримуємо від рентгенівських променів, може повідомити нам електронну щільність у кожній точці кристала. Більшість атомів мають велику щільність електронів, оскільки вони мають 6 або більше електронів. Ми бачимо, як далеко один від одного ці піки електронної густини, і це говорить нам, де атоми. Тоді ми вгадуємо їх розмір виходячи з того, наскільки далеко вони знаходяться один від одного. Я кажу «здогадатися», тому що відстань між атомами залежить від того, зв'язуються вони чи ні, тощо Тому розмір залежить від типу середовища, на яке ми дивимося. Ми не можемо розглядати всі типи атомів в одному середовищі, оскільки вони мають різні властивості зв'язку, але, розглядаючи багато різних ситуацій, ми можемо побачити деякі загальні тенденції.

    Ілюстрація рентгенівської кристалографії з конструктивною, лівою та деструктивною, правою, хвильовою інтерференцією.

    Прогнозування відносних розмірів

    Оскільки електрони - це те, що займають місце в атомах, результат полягає в тому, що розмір найбільшої заповненої орбіти визначає розмір атома або іона. Розміри орбіталей залежать від квантових чисел (n = 1, n = 3 і т.д.), а також від ефективного ядерного заряду. Орбіталь будь-якого типу стане меншою, оскільки ефективний ядерний заряд стає більшим, тому що тяжіння до ядра більше. Коли ви йдете вниз по періодичній таблиці, зазвичай атоми стають більшими, тому що n стає більше (є електрони у вищих оболонках). Ефективний ядерний заряд стає більшим, занадто йдучи вниз по таблиці Менделєєва, але цей ефект менший, ніж зміна оболонки. Коли ви йдете вліво через таблицю Менделєєва, ефективний ядерний заряд збільшується. Кількість електронів також збільшується, але вони, як правило, знаходяться в одній оболонці або підоболонці, тому ефективне збільшення ядерного заряду важливіше, а атоми або іони стають меншими, йдучи вліво. Є багато винятків, але наразі більше праворуч і вниз - це те, що ви повинні пам'ятати.

    Проста ілюстрація тенденції атомних радіусів по таблиці Менделєєва.

    Розміри іонів слідують за простою схемою. Коли ви видаляєте електрони, роблячи катіони, відбувається менше електронів і менше електронно-електронних відштовхувань, тому катіон менше атома. Чим більше електронів ви знімаєте, тим менше він отримує. Аніони - навпаки. Коли ви додаєте електрони, вони відштовхуються один від одного, і їх більше, тому аніони більші за атоми, і стають більшими, коли ви додаєте електрони. Ви можете комбінувати ці закономірності із загальною схемою атомів, щоб передбачити відносний розмір іонів.

    Загалом, щоб передбачити відносні розміри, запитайте: Скільки електронів? Яка оболонка? Який ефективний ядерний заряд? Знайдіть відмінності між частинками, які ви порівнюєте, і подивіться, який ефект повинні мати відмінності.

    Перевірте атомні радіуси для себе!

    Перейдіть на сторінку радіусу Ptable та подивіться на радіуси. Спробуйте вибрати різні типи радіусів, такі як розрахунковий, емпіричний, ковалентний і Ван дер Ваальс. Зверніть увагу, що деякі типи радіусів мають дані лише для деяких елементів, і що шаблони трохи змінюються залежно від того, як ви вимірюєте.

    Зовнішнє посилання

    Дописувачі та атрибуція