Периодичность и тенденции в атомных и ионных размерах

В химии понимание того, как изменяются атомные и ионные размеры по таблице Менделеева, необходимо для понимания взаимодействия элементов в химических реакциях. Периодическая таблица — это мощный инструмент, который показывает тенденции и закономерности среди элементов, помогая нам предсказать, как они будут себя вести.

Что такое атомные и ионные размеры?

Атомный размер элемента относится к размеру атома, который можно представить как расстояние внешних электронов от ядра. Альтернативно, ионный размер относится к размеру иона, который является атомом, потерявшим или приобретшим электроны.

      Атом ➝ Na (натрий)
      Ион ➝ Na + (ион натрия)
    

Поскольку Na теряет электроны, образуя Na ⁺, ионный размер Na ⁺ отличается от атомного размера Na.

Атомный размер в периоде

В периодической таблице строка называется периодом. Размер атома уменьшается при движении слева направо в периоде. Эта тенденция возникает из-за того, что протоны и электроны добавляются к атомам при движении слева направо:

      Порядок атомного номера ➝ Li, Be, B, C, N, O, F
    

Визуальный пример: Давайте сравним размеры атомов Li и F.

Это происходит потому, что добавление протонов увеличивает положительный заряд ядра, который притягивает электроны ближе к ядру, уменьшая размер атома.

Атомный размер на одну группу вниз

В периодической таблице столбец называется группой. При движении вниз по группе атомный размер увеличивается. Это увеличение связано с добавлением новых энергетических уровней электронов:

      Вертикальный порядок: Li, Na, K, Rb, Cs
    

Визуальный пример: Сравните размеры атомов Li и Cs.

По мере того как мы движемся вниз по группе, добавляются новые электронные оболочки, увеличивая размер атома.

Тенденции в ионных размерах

Чтобы понять ионный размер, необходимо изучить, как размер атома изменяется при его превращении в ион. Общим правилом является:

• Когда атом теряет электроны, чтобы образовать катион (положительно заряженный ион), его размер уменьшается.
• Когда атом приобретает электрон и становится анионом (отрицательно заряженным ионом), его размер увеличивается.

      Катион: Na ➝ Na + (маленький)
      Анион: Cl ➝ Cl - (большой)
    

Катионы

Катионы образуются при удалении электронов из атома. Удаление электронов снижает отталкивание между электронами, позволяя оставшимся электронам приблизиться к ядру.

Анионы

Анионы образуются при присоединении электронов к атомам. Это увеличение вызывает усиление отталкивания между электронами, что вызывает их большее рассеивание, увеличивая размер иона.

Резюме ключевых тенденций

• Размер атома уменьшается при движении слева направо в периоде.
• Размер атома увеличивается при движении вниз по группе.
• Катионы уменьшаются в размере, когда они теряют электроны.
• Анионы увеличиваются в размере, когда они приобретают электроны.

Эти тенденции могут помочь предсказать химическую реактивность и свойства элементов. Понимание изменений в атомных и ионных размерах в периодической таблице упрощает понимание студентами причин поведения элементов в химических реакциях.

Комментарии