Атомний обсяг, як він змінюється в періодичній таблиці і прикладах



The атомний обсяг є відносною величиною, що вказує на зв'язок між молярною масою елемента і його щільністю. Отже, цей обсяг залежить від щільності елемента, а щільність, в свою чергу, залежить від фази і від того, як атоми розташовані в межах цього.

Таким чином, атомний обсяг для елемента Z не збігається з іншою фазою, відмінною від тієї, що проявляється при кімнатній температурі (рідина, тверда речовина або газ), або коли вона є частиною деяких сполук. Таким чином, атомний об'єм Z в сполуці ZA відрізняється від Z в сполуці ZB.

Чому? Щоб зрозуміти це, необхідно порівняти атоми з, наприклад, мармурами. Мармур, як і синьо-блакитні зображення кращого зображення, дуже добре визначив свій матеріальний кордон, який спостерігається завдяки блискучій поверхні. Навпаки, межа атомів дифузна, хоча їх можна вважати дистанційно сферичними.

Отже, те, що визначає точку, що виходить за межі атома, є нульовою ймовірністю знаходження електрона, і ця точка може бути далі або ближче до ядра в залежності від того, як багато сусідніх атомів взаємодіють навколо розглянутого атома..

Індекс

  • 1 Атомний обсяг і радіус
  • 2 Додаткова формула
  • 3 Як атомний обсяг змінюється в періодичній таблиці?
    • 3.1 Атомні обсяги перехідних металів
  • 4 Приклади
    • 4.1 Приклад 1
    • 4.2 Приклад 2
  • 5 Посилання

Атомний обсяг і радіус

Шляхом взаємодії двох H-атомів у молекулі Н2, визначаються положення їх ядер, а також відстані між ними (міжядерні відстані). Якщо обидва атома є сферичними, то радіус - це відстань між ядром і дифузною межею:

У верхньому зображенні видно, як зменшується ймовірність знаходження електрона при віддаленні від ядра. Розділяючи міжядерну відстань між двома, отримуємо атомний радіус. Далі, припускаючи сферичну геометрію для атомів, використовуємо формулу для обчислення обсягу сфери:

V = (4/3) (Pi) r3

У цьому виразі r - атомний радіус, визначений для молекули Н2. Значення V, обчислене цим неточним методом, може змінюватися, якщо, наприклад, було розглянуто H2 в рідкому або металевому стані. Однак цей метод дуже неточний, тому що форми їх атомів далеко від ідеальної сфери в їх взаємодіях.

Для визначення атомних обсягів у твердих тілах враховуються багато змінні, що стосуються розташування, і вони отримані рентгенографічними дослідженнями..

Додаткова формула

Молярна маса виражає кількість речовини, що має один моль атомів хімічного елемента.

Його одиницями є г / моль. З іншого боку, щільність - це об'єм, який займає один грам елемента: г / мл. Оскільки одиниці атомного об'єму є мл / моль, ви повинні грати з змінними, щоб досягти бажаних одиниць:

(г / моль) (мл / г) = мл / моль

Або що те ж саме:

(Молярна маса) (1 / D) = V

(Молярна маса / D) = V

Таким чином, обсяг одного моль атомів елемента може бути легко розрахований; при цьому за формулою сферичного об'єму обчислюється об'єм окремого атома. Щоб досягти цього значення з першого, необхідне перетворення через число Авогадро (6.02 · 10).-23).

Як атомний обсяг змінюється в періодичній таблиці?

Якщо атоми вважаються сферичними, то їх зміна буде такою ж, як і в атомних радіусах. У верхньому зображенні, на якому зображені репрезентативні елементи, проілюстровано, що справа наліво атоми карликові; замість цього, зверху вниз вони стають більш об'ємними.

Це відбувається тому, що в тому ж періоді ядро ​​об'єднує протони, коли він рухається вправо. Ці протони надають привабливу силу на зовнішні електрони, які відчувають ефективний ядерний заряд Zef, менше фактичного ядерного заряду Z.

Електрони внутрішніх шарів відштовхують їх від зовнішнього шару, зменшуючи вплив ядра на них; Це відоме як екранний ефект. У цей же період екранний ефект не вдається протидіяти збільшенню числа протонів, тому електрони у внутрішньому шарі не перешкоджають стисненню атомів.

Проте, спускаючись в групу, нові енергетичні рівні включені, що дозволяє електронам рухатися далі від ядра. Крім того, збільшується кількість електронів у внутрішньому шарі, чий захисний ефект починає зменшуватися, якщо ядро ​​додає знову протони.

З цих причин видно, що група 1А має найбільш об'ємні атоми, на відміну від малих атомів групи 8А (або 18), таких як благородні гази..

Атомні обсяги перехідних металів

Атоми перехідних металів включають електрони до внутрішніх орбіталей d. Це збільшення ефекту екрану і, як і реального ядерного заряду Z, скасовуються майже однаково, так що їх атоми зберігають аналогічний розмір в той же період.

Іншими словами: в один період перехідні метали виявляють аналогічні атомні обсяги. Однак ці невеликі відмінності є надзвичайно важливими при визначенні металевих кристалів (як якщо б вони були металевими кульками)..

Приклади

Для розрахунку атомного об'єму елемента доступні дві математичні формули, кожна з яких має відповідні приклади.

Приклад 1

Дано атомний радіус водню -37 мкм (1 пікометр = 10-12m) - і цезій -265 мкм-, обчислюють його атомні обсяги.

Використовуючи формулу сферичного обсягу, ми маємо:

VH= (4/3) (3.14) (37 м.)3= 212,07 pm3

VCs= (4/3) (3.14) (265 год.)3= 77912297,67 мкм3

Однак ці обсяги, виражені в пірометрах, є надмірними, тому вони перетворюються на одиниці ангстремів, множивши їх на коефіцієнт перетворення (1Å / 100pm)3:

(212.07 pm3) (1Å / 100pm)3= 2.1207 × 10-4 Å3

(77912297,67 вечора3) (1Å / 100pm)3= 77,912 Å3

Таким чином, відмінності в розмірах між малим атомом H і громіздким атомом Cs залишаються чисельно очевидними. Слід мати на увазі, що ці розрахунки є лише наближеннями під твердженням, що атом повністю сферичний, який блукає в обличчя реальності.

Приклад 2

Щільність чистого золота становить 19,32 г / мл, а його молярна маса - 196,97 г / моль. Застосування формули M / D для обчислення об'єму одного моль атомів золота має наступне:

VAu= (196,97 г / моль) / (19,32 г / мл) = 10,19 мл / моль

Тобто, 1 моль атомів золота займає 10,19 мл, але який об'єм займає атом золота конкретно? І як висловити його в одиницях пм3? Для цього просто застосуйте наступні коефіцієнти перетворення:

(10,19 мл / моль) · (моль / 6,02 · 10)-23 атоми) · (1 м / 100 см)3· (13:00 / 10-12м)3= 16,92 · 106 pm3

З іншого боку, атомний радіус золота становить 166 пм. Якщо порівняти обидва обсяги - отримані за попереднім методом, і ті, що обчислюються за формулою сферичного обсягу - ви побачите, що вони не мають однакового значення:

VAu= (4/3) (3.14) (166 м.)3= 19,15 · 106 pm3

Яка з двох найбільш близька до прийнятої величини? Ті, що найбільш близькі до експериментальних результатів, отримані за допомогою рентгенівської дифракції кристалічної структури золота.

Список літератури

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (09 грудня 2017 р.). Визначення атомної гучності. Отримано 6 червня 2018 року з: thoughtco.com
  2. Мейфер, Андрій. (13 березня, 2018 р.). Як розрахувати обсяг атома. Наука. Отримано 6 червня 2018 року з: sciencing.com
  3. Wiki Kids Ltd. (2018). Атомальні криві обсягу Лотара Мейера. Отримано 6 червня 2018 року з: wonderwhizkids.com
  4. Люмен Періодичні тенденції: атомний радіус. Отримано 6 червня 2018 року з: courses.lumenlearning.com
  5. Каміло Дж. Дерпіч. Обсяг і атомна щільність. Отримано 6 червня 2018 р. З: es-puraquimica.weebly.com
  6. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. Хімія (8-е изд.). CENGAGE Learning, стор 222-224.
  7. Фонд СК-12. (22 лютого 2010 р.) Порівняльні атомні розміри. [Малюнок] Отримано 6 червня 2018 року з: commons.wikimedia.org
  8. Фонд СК-12. (22 лютого 2010 р.). Атомний радіус H2. [Малюнок] Отримано 6 червня 2018 року з: commons.wikimedia.org