ATOMSKI VOLUMEN: KAKO SE MIJENJA U PERIODIČNOJ TABLICI I PRIMJERIMA - KEMIJA - 2026

Atomske volumen je relativna vrijednost koja pokazuje odnos između molarnom masom elementa i njegova gustoća. Dakle, ovaj volumen ovisi o gustoći elementa, a gustoća ovisi o fazi i načinu raspoređivanja atoma u njoj.

Dakle, atomski volumen za element Z nije isti u fazi koja nije ona koju pokazuje na sobnoj temperaturi (tekuća, kruta ili plinovita) ili kada je dio određenih spojeva. Stoga je atomski volumen Z u spoju ZA različit od volumena Z u spoju ZB.

Zašto? Da bismo ga razumjeli, potrebno je usporediti atome s, na primjer, mramorom. Mramovi, poput plavkastih na gornjoj slici, imaju vrlo dobro definiranu materijalnu granicu, što se može vidjeti zahvaljujući sjajnoj površini. Suprotno tome, granica atoma je difuzna, premda se oni mogu smatrati daljinski sferičnom.

Dakle, ono što određuje točku izvan atomske granice je nulta vjerojatnost pronalaska elektrona, a ta točka može biti dalje ili bliže jezgri, ovisno o tome koliko susjednih atoma interaktivno djeluje oko atoma koji se razmatra.

Atomski volumen i polumjer

A dva atoma u interakciji H H molekule u _dva Položaji njihovih središta su definirani kao udaljenosti između njih (internuclear udaljenosti). Ako su oba atoma sferična, polumjer je udaljenost između jezgre i neizrazite granice:

Na gornjoj slici možete vidjeti kako se vjerojatnost pronalaska elektrona smanjuje kako se udaljava od jezgre. Zatim dijeleći međunuklearnu udaljenost na dva, dobiva se atomski polumjer. Dalje, pretpostavljajući sfernu geometriju atoma, formula se koristi za izračunavanje volumena sfere:

V = (4/3) (Pi) r ³

U ovom ekspresiju r je atomski polumjer određen za H ₂ molekule. Vrijednost V izračunata ovim postupkom neprecizno mogu se mijenjati ako je, na primjer, H ₂ smatra se u tekućem ili metalnog stanju. Međutim, ova je metoda vrlo netočna jer su oblici atoma u njihovim interakcijama vrlo daleko od idealne sfere.

Za određivanje atomske količine u čvrstim tvarima uzimaju se u obzir mnoge varijable koje se odnose na raspored, a koje su dobivene rendgenskim difrakcijskim studijama.

Dodatna formula

Molarna masa izražava količinu materije koja ima mol atoma kemijskog elementa.

Njegove jedinice su g / mol. S druge strane, gustoća je volumen koji gram elementa zauzima: g / mL. Budući da su jedinice atomskog volumena ml / mol, moramo se igrati s varijablama da bismo došli do željenih jedinica:

(g / mol) (mL / g) = mL / mol

Ili što je isto:

(Molarna masa) (1 / D) = V

(Molarna masa / D) = V

Stoga se volumen jednog mola atoma elementa lako može izračunati; dok sferna formula volumena izračunava volumen pojedinog atoma. Da bismo dostigli ovu vrijednost iz prve, potrebna je konverzija kroz Avogadrov broj (6,02 · 10 ^-23).

Kako se atomska zapremina razlikuje u periodičnoj tablici?

Ako se atomi smatraju sfernim, tada će njihova varijacija biti jednaka onoj opaženoj u atomskim polumjerima. Na gornjoj slici, koja prikazuje reprezentativne elemente, prikazano je da se s desne na lijevu atomi smanjuju; umjesto toga, odozgo prema dolje oni postaju voluminozniji.

To je zato što u istom razdoblju jezgra uključuje protone dok se kreće udesno. Ovi protoni djeluju privlačno na vanjske elektrone, koji osjećaju učinkovit nuklearni naboj Z _ef, manji od stvarnog nuklearnog naboja Z.

Elektroni unutarnjih ljuski odbijaju one vanjske ljuske, smanjujući učinak jezgre na njih; to je poznato kao efekt zaslona. U istom razdoblju efekt zaslona ne može suzbiti porast broja protona, tako da elektroni u unutarnjoj ljusci ne sprečavaju da se atomi stežu.

Međutim, spuštanje u skupinu omogućava nove energetske razine koje omogućuju da elektroni orbitiraju dalje od jezgre. Isto tako, povećava se broj elektrona u unutarnjoj ljusci, čiji se zaštitni učinci počinju smanjivati ​​ako jezgro ponovo doda protone.

Iz tih razloga se podrazumijeva da skupina 1A ima najviše voluminozne atome, za razliku od malih atoma grupe 8A (ili 18), od plemenitih plinova.

Atomske količine prijelaznih metala

Atomi prelaznog metala uključuju elektrone u unutarnju d orbitale. Ovo povećanje efekta ekrana i, kao i stvarni nuklearni naboj Z, otkazuju se gotovo jednako, tako da njihovi atomi zadržavaju sličnu veličinu u istom razdoblju.

Drugim riječima: u jednom razdoblju prijelazni metali pokazuju slične atomske količine. Međutim, ove male razlike izuzetno su značajne za definiranje metalnih kristala (kao da su metalni mramor).

Primjeri

Dostupne su dvije matematičke formule za izračun atomskog volumena elementa, svaka s odgovarajućim primjerima.

Primjer 1

S obzirom na atomski radijus vodika -37 pm (1 pikometar = 10 ^-12 m) - i cezij -265 pm-, izračunajte njihove atomske količine.

Pomoću formule sferne zapremine, tada imamo:

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

V _Cs = (4/3) (3.14) (265 sati) ³ = 77912297.67 pm ³

Međutim, ti volumeni izraženi u pikometrima su pretjerani, tako da se transformiraju u jedinice angstroma, množeći ih faktorom konverzije (1Å / 100pm) ³:

(212,07 pm ³) (1A / 100 um) ³ = 2,1207 × 10 ^-4 Å ³

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

Tako se razlike u veličini između malog H atoma i glomaznog Cs atoma numerički dokazuju. Treba napomenuti da su ovi proračuni samo aproksimacije pod tvrdnjom da je atom posve sferičan, koji luta ispred stvarnosti.

Primjer 2

Gustoća čistog zlata je 19,32 g / ml, a njegova molarna masa je 196,97 g / mol. Primjenom M / D formule za izračunavanje volumena jednog mola atoma zlata, dobiva se sljedeće:

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

Odnosno, 1 mol atoma zlata zauzima 10,19 ml, ali koji volumen ima zlatni atom posebno? I kako to izraziti u jedinicama pm ³ ? Za to jednostavno primijenite sljedeće faktore pretvorbe:

(10,19 ml / mol) · (mol / 6,02 · 10 ^-23 atoma) · (1 m / 100 cm) ³ · (1 pm / 10 ^-12 m) ³ = 16,92 · 10 ¹⁸ pm ³

S druge strane, atomski polumjer zlata je 166 pm. Ako usporedimo oba volumena - onu dobivenu prethodnom metodom i onu izračunatu formulom sfernog volumena - ustanovit će se da nemaju istu vrijednost:

V _Au = (4/3) (3,14) (166 sati) ³ = 19,15 · 10 ⁶ pm ³

Koji je od dva najbliža prihvaćenoj vrijednosti? Ona koja je najbliža eksperimentalnim rezultatima dobivenim rendgenskom difrakcijom kristalne strukture zlata.

Reference

1. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (9. prosinca 2017.). Definicija atomskog volumena. Preuzeto 6. lipnja 2018. godine s: thinkco.com
2. Mayfair, Andrew. (13. ožujka 2018.). Kako izračunati volumen atoma. Sciencing. Preuzeto 6. lipnja 2018. s: sciaching.com
3. Wiki Kids Ltd. (2018). Atomske krivulje volumena Lothar Meyer. Preuzeto 6. lipnja 2018. godine s: wonderwhizkids.com
4. Lumen. Periodni trendovi: atomski radijus. Preuzeto 6. lipnja 2018. s: groups.lumenlearning.com
5. Camilo J. Derpich. Atomski volumen i gustoća. Preuzeto 6. lipnja 2018. s: es-puraquimica.weebly.com
6. Whitten, Davis, Peck i Stanley. Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje, str 222-224.
7. Zaklada CK-12. (22. veljače 2010.). Usporedne veličine atoma., Preuzeto 6. lipnja 2018. s: commons.wikimedia.org
8. Zaklada CK-12. (22. veljače 2010.). Atomski polumjer H ₂., Preuzeto 6. lipnja 2018. s: commons.wikimedia.org