ATOMSKI POLUMJER: KAKO SE MJERI, KAKO SE MIJENJA I PRIMJERI - KEMIJA - 2026

Atomski radijus je važan parametar za periodične svojstava elemenata periodnog sustava elemenata. Izravno je povezana s veličinom atoma, jer što je veći polumjer, to su veći ili voluminozniji. Isto tako, povezano je s njihovim elektroničkim karakteristikama.

Što više elektrona ima atom, to je veća i njegova atomska veličina i polumjer. Oba su definirana elektronima valentne ljuske, jer na udaljenostima izvan njihovih orbita vjerojatnost pronalaska elektrona se približava nuli. U blizini jezgre događa se suprotno: povećava se vjerojatnost pronalaska elektrona.

Izvor: Pexels

Gornja slika predstavlja pakiranje pamučnih kuglica. Imajte na umu da je svaki okružen sa šest susjeda, ne računajući drugi mogući gornji ili donji red. Način nabijanja pamučnih kuglica određivat će njihovu veličinu i samim tim njihove radijuse; baš kao i kod atoma.

Elementi u skladu s njihovom kemijskom prirodom na jedan ili drugi način komuniciraju s vlastitim atomima. Prema tome, veličina atomskog radijusa varira ovisno o vrsti prisutne veze i čvrstom pakiranju njegovih atoma.

Kako se mjeri atomski polumjer?

Izvor: Gabriel Bolívar

Na glavnoj slici može se lako izmjeriti promjer pamučnih kuglica, a zatim podijeliti s dva. Međutim, sfera atoma nije u potpunosti definirana. Zašto? Budući da elektroni kruže i difuzuju u određenim regijama prostora: orbitali.

Stoga se atom može smatrati sferom s neprobojnim rubovima, za koje je nemoguće sa sigurnošću reći koliko daleko završavaju. Na primjer, na gornjoj slici područje središta, blizu jezgre, pokazuje intenzivniju boju, a njegovi su rubovi zamagljeni.

Slika predstavlja dvoatomski E ₂ molekulu (kao što je Cl ₂ H ₂, O ₂, itd). Pod pretpostavkom da su atomi sferna tijela, ako je određena udaljenost d koja razdvaja obje jezgre u kovalentnoj vezi, tada bi bilo dovoljno podijeliti je u dvije polovice (d / 2) da bi se dobio atomski polumjer; točnije, kovalentni polumjer E za E ₂.

Što ako E nije tvorio kovalentne veze sam sa sobom, već je umjesto toga bio metalni element? Tada bi d bio označen brojem susjeda koji okružuju E u svojoj metalnoj strukturi; to jest prema koordinacijskom broju (NC) atoma u ambalaži (sjetite se pamučnih kuglica na glavnoj slici).

Određivanje međunuklearne udaljenosti

Za određivanje d, koja je međunuklearna udaljenost dva atoma u molekuli ili ambalaži, potrebne su tehnike fizičke analize.

Jedna od najčešće korištenih je difrakcija rendgenskih zraka, u kojoj se snop svjetlosti zrači kroz kristal, a proučava se difrakcijski obrazac koji je rezultat interakcija između elektrona i elektromagnetskog zračenja. Ovisno o pakiranju mogu se dobiti različiti difrakcijski uzorci, a samim tim i druge vrijednosti d.

Ako su atomi "čvrsti" u kristalnoj rešetki, oni će predstaviti različite vrijednosti d u odnosu na one koje bi imali da im je "ugodno". Također, ove međunuklearne udaljenosti mogle bi fluktuirati u vrijednostima, tako da je atomski polumjer zapravo prosječna vrijednost takvih mjerenja.

Kako su atomski polumjer i koordinacijski broj povezani? V. Goldschmidt uspostavio je odnos između njih dvojice, a za NC od 12, relativna vrijednost je 1; 0,97 za pakiranje u kojem atom ima NC jednak 8; 0,96, za NC jednak 6; i 0,88 za NC 4.

Jedinice

Od vrijednosti za NC jednake 12, izgrađene su mnoge tablice u kojima se uspoređuju atomski radijusi svih elemenata periodične tablice.

Kako svi elementi ne tvore tako kompaktne strukture (NC manje od 12), odnos V. Goldschmidt koristi se za izračunavanje njihovih atomskih radijusa i izražavanje za isto pakiranje. Na taj su način standardizirana mjerenja atomskog radijusa.

Ali u kojim se jedinicama izražavaju? Budući da je d vrlo male veličine, potrebno je pribjeći jedinicama angstroma Å (10 ∙ 10 ^-10 m) ili također široko korištenima, pikometru (10 ∙ 10 ^-12 m).

Kako se mijenja u periodičnoj tablici?

Tijekom određenog razdoblja

Atomska radijus određena za metalnih elemenata nazivaju metalne polumjere, a za nemetalnih elemenata, kovalentna radijusom (kao što je fosfor, P ₄, ili sumpora, S ₈). Međutim, između dviju vrsta žbica postoji izrazitija razlika od naziva.

S lijeva na desno u istom razdoblju, jezgra dodaje protone i elektrone, ali su posljednji ograničeni na istoj energetskoj razini (glavni kvantni broj). Kao posljedica toga, jezgro vrši sve veći učinkovit nuklearni naboj na valentnim elektronima, koji smanjuju atomski polumjer.

Na taj način, nemetalni elementi u istom razdoblju imaju manje atomskih (kovalentnih) radijusa od metala (metalni radijusi).

Spuštanje kroz grupu

Kako se spuštate kroz grupu, omogućuju se nove razine energije koje omogućuju elektronima više prostora. Dakle, elektronski oblak prekriva veće udaljenosti, njegova zamagljena periferija završava se odmičući dalje od jezgre, i stoga se atomski radijus širi.

Kontrakcija lantanida

Elektroni u unutarnjoj ljusci pomažu u zaštiti učinkovitog nuklearnog naboja na valentnim elektronima. Kad orbitale koje čine unutarnju školjku imaju mnogo "rupa" (čvorova), kao što se događa s f orbitalima, jezgra snažno smanjuje atomski radijus zbog lošeg zaštitnog učinka.

Ova činjenica svjedoči smanjenju lantanida u 6. razdoblju periodične tablice. Od La do Hf dolazi do značajne kontrakcije atomskog radijusa kao posljedice f orbitala, koje se "popunjavaju" dok je f blok prešao: onaj lantanoida i aktinoida.

Sličan učinak također se može primijetiti kod elemenata pa bloka iz razdoblja 4. Ovaj put, kao rezultat slabog zaštitnog učinka d orbitala koje se ispunjavaju prilikom prolaska kroz prijelazna razdoblja metala.

Primjeri

Za razdoblje 2 periodične tablice atomski radijusi njegovih elemenata su:

-Li: 257 sati

-Be: 112 sati

-B: 88 sati

-C: 77 sati

-N: 74 sati

-O: 66 sati

-F: 64 sati

Imajte na umu da litij metal ima najveći atomski radijus (257 pm), dok je fluor, smješten u krajnjem desnom dijelu razdoblja, najmanji od svih (64 pm). Atomski polumjer se spušta s lijeva na desno u istom razdoblju, a navedene vrijednosti to dokazuju.

Litij, kada tvori metalne veze, njegov polumjer je metalik; a fluor, jer formira kovalentne veze (FF), njegov polumjer je kovalentan.

Što ako želite izraziti atomske radijuse u angstromskim jedinicama? Jednostavno ih podijelite sa 100: (257/100) = 2,57Å. I tako dalje s ostalim vrijednostima.

Reference

1. Kemija 301. Atomski radijusi. Oporavak od: ch301.cm.utexas.edu
2. Zaklada CK-12. (2016., 28. lipnja). Atomski polumjer. Oporavak od: chem.libretexts.org
3. Trendovi u atomskim radijima. Preuzeto sa: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamas Community College. (2002). Veličina atoma. Oporavak od: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (kolovoz 2012). Atomski i jonski radijus. Oporavak od: chemguide.co.uk
6. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje., Str. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.