Девятый класс → Периодическая таблица и периодичность → Тенденции в периодической таблице ↓
Атомный размер
Атомный размер, часто называемый атомным радиусом, является фундаментальным понятием в химии, которое относится к размеру атома. Оно, как правило, описывает расстояние от ядра атома до границы окружающего облака электронов. Понимание атомного размера важно для понимания различных химических свойств и поведения элементов. Эта тема интересна, потому что размер атомов влияет на то, как они взаимодействуют друг с другом для образования соединений, их агрегатные состояния, а также их электрическую и теплопроводность.
Определение ядерного размера
Для описания размера атома ученые создали концепцию атомного радиуса. Атомный радиус не измеряется напрямую, как размер шара или здания, потому что электроны не движутся по определенным орбитам. Вместо этого электроны образуют "облако" вокруг ядра. Поэтому атомный размер рассматривается как пространство, охватываемое неопределённой границей этого облака. Некоторые дополнительные факторы включают размер облака электронов элемента, количество электронов и тот факт, что он может быть подвержен влиянию соседних атомов в соединениях или молекулах.
Что такое атомный радиус?
В более широком смысле, атомный радиус может быть определён в различных контекстах:
- Ковалентный радиус: Это половина расстояния между двумя ядрами двух идентичных связанных атомов. Например, в молекуле водорода,
H 2, ковалентный радиус — это половина расстояния между двумя ядрами водорода. - Ионный радиус: Ионный радиус отличается от ковалентного радиуса, так как он относится к размеру иона (заряженного атома). Катионы (положительно заряженные ионы) меньше своих нейтральных атомов, тогда как анионы (отрицательно заряженные ионы) обычно больше.
- Радиус Ван-дер-Ваальса: Он основан на идее небондированных атомных взаимодействий, представляющего размер атома в кристалле.
- Металлический радиус: Атомный радиус атомов в металлической решетке. Рассматривается как половина расстояния между ядрами двух соседних металлических атомов.
Тренды в периодической таблице
Периодическая таблица является мощным инструментом в химии, позволяя делать прогнозы о свойствах элементов на основе их положения в атоме. Понимание трендов в атомном размере важно при изучении химических реакций и связывания.
Через период (слева направо)
Когда вы перемещаетесь слева направо по периоду, атомное число (или число протонов) увеличивается. Увеличенный заряд ядра означает, что в ядре больше протонов. Этот увеличенный положительный заряд сильнее притягивает электроны, приближая их к ядру. В результате атомный радиус уменьшается, несмотря на добавленные электроны.
Например, рассмотрим элементы второго периода периодической таблицы:
Li (литий) < Be (бериллий) < B (бор) < C (углерод) < N (азот) < O (кислород) < F (фтор)Размер атома уменьшается от лития к фтору.
Вниз по группе (сверху вниз)
Когда вы движетесь вниз по группе в периодической таблице, атомный размер увеличивается. Это увеличение главным образом связано с добавлением электронных оболочек. Каждый новый период начинает новую электронную оболочку, которая находится дальше от ядра. Хотя заряд ядра увеличивается, он не полностью компенсирует, потому что добавленные внутренние электроны частично экранируют внешние электроны от силы ядра.
Например, сравним элементы первой группы:
H (водород) < Li (литий) < Na (натрий) < K (калий) < Rb (рубидий) < Cs (цезий)Размер атома увеличивается от водорода к цезию.
Факторы, влияющие на атомный размер
Несколько факторов отвечают за изменение атомного размера. Понимание этих элементов поможет объяснить исключения из трендов:
- Ядерный заряд: Как уже объяснялось, больше протонов означает больше притяжения, что приближает электроны, уменьшая размер атома.
- Экранирование электронов: Внутренние электроны могут предотвращать притягивание внешних электронов к ядру, делая атом крупнее.
- Отталкивание электронов: Внутри оболочки электроны отталкивают друг друга, заставляя их распространяться на более значительные расстояния.
Практические применения
Понимание атомного размера имеет не только академическое значение. Это имеет практическое значение в областях, начиная от науки о материалах до медицины:
- Химическая активность: Размер атомов влияет на их способность терять или приобретать электроны во время реакции. Меньшие атомы с более высоким зарядом ядра часто менее склонны к потере электронов.
- Ионная связь: Образование ионов и ионных связей в значительной степени зависит от атомного размера и баланса ядерного заряда.
- Металлические свойства: Металлы с большими атомами могут иметь различные проводимости или ковкость по сравнению с металлами с меньшими атомами.
Визуальное представление
Рассмотрим два атома, A и B, в периоде:
Атом A больше атома B из-за меньшего количества протонов и меньшего эффекта сжатия электронов.
Заключение
Атомный размер является основой химии, влияя на то, как элементы взаимодействуют, связываются и образуют соединения. Изучая периодическую таблицу, тренды атомного размера помогают предсказывать и понимать эти взаимодействия, открывая окно в поведение элементов. Это важно не только для академических открытий, но и имеет широкие практические применения в различных научных областях.
Комментарии