Атомный размер

Атомный размер, также известный как атомный радиус, является фундаментальным понятием в химии, описывающим размер атома. Чтобы понять, где он вписывается в тенденции периодической таблицы, мы должны изучить различные аспекты, включая определение атомного размера, как он изменяется по периодам, вниз по группам, и причины этих тенденций.

Что такое атомный размер?

Атомный размер элемента обычно определяется как расстояние от ядра атома до самой внешней оболочки электронов. Поскольку границы электронного облака не четко определены, атомный размер измеряется, предполагая границу, в пределах которой электроны находятся 95% времени.

Как измеряется размер атома?

Измерение атомного размера не так просто, как измерение шара линейкой. Вместо этого ученые используют методы, такие как рентгеновская дифракция, которая может обнаруживать атомные расположения в кристаллах или молекулярных системах.

Общепринято выражать атомный размер через ковалентный радиус. Когда два атома одного и того же элемента соединены ковалентной связью, расстояние между их ядрами вдвое больше ковалентного радиуса. В металлах используется половина расстояния между ядрами в плотно упакованной атомной решетке.

Тенденции по периоду

В периодической таблице период относится к горизонтальному ряду. При движении слева направо по периоду атомный размер обычно уменьшается.

Вот почему:

• Электроны в периоде добавляются в ту же внешнюю оболочку.
• Протоны добавляются в ядро, увеличивая ядерный заряд.
• Увеличенный ядерный заряд подтягивает электроны ближе к ядру, уменьшая размер атома.

В этом примере обратите внимание, что размер блока каждого элемента меньше, чем у предыдущего элемента, символизируя уменьшение атомного размера.

Нисходящая тенденция в группе

Группа — это вертикальная колонка в периодической таблице. При движении вниз по группе размер атома увеличивается.

Причины этого следующие:

• Каждый элемент ниже по группе имеет одну лишнюю электронную оболочку по сравнению с элементом над ним.
• Увеличенное расстояние внешних электронов от ядра перевешивает эффект увеличенного ядерного заряда.
• В результате атомный размер увеличивается при движении вниз по группе.

Обратите внимание, как атомный размер, показанный в кругах, увеличивается при движении вниз по группе, от Li (литий) к K (калий).

Исключения из тенденции

Хотя общие тенденции атомного размера по периодам и группам верны, иногда бывают исключения из-за электронных конфигураций. Например, наличие переходных металлов и блоков d и f могут усложнять размер из-за электронных взаимодействий и эффектов экранирования.

Пример: Переходные металлы

У переходных металлов дополнительные электроны добавляются во внутреннюю оболочку, в то время как внешняя оболочка остается относительно стабильной. Эта уникальная конфигурация может привести к схожим размерам атомов в различных переходных металлах.

Практическое значение атомного размера

Понимание атомного размера важно для прогнозирования химической реактивности, прочности связи и свойств элементов и соединений:

• Крупные атомы реагируют легче, так как их валентные электроны находятся дальше от ядра, что облегчает их удаление или совместное использование.
• Маленькие атомы могут иметь более прочные связи в молекулах, так как их электроны удерживаются ядром более плотно.
• Размер атома также влияет на свойства вещества, такие как температура плавления и кипения, твердость и электропроводность.

Заключение

Атомный размер является фундаментальным понятием, которое помогает объяснить многие химические свойства и поведение. Тенденции атомного размера в периодической таблице многое говорят о структуре атомов, направляя наше понимание свойств, реактивности и взаимодействий элементов.

Понимая изменения в атомном размере при движении по периодам и группам, вы сможете лучше понять лежащий в основе порядок в периодической таблице и делать прогнозы относительно химического поведения.

Комментарии