TechCodeview

Нуждаете се от информация за тенденциите в атомния радиус? Каква е тенденцията за атомния радиус? В това ръководство, ясно ще обясним тенденциите в атомния радиус и как работят. Ще обсъдим и изключенията от тенденциите и как можете да използвате тази информация като част от по-широко разбиране на химията.

Преди да се потопим в тенденциите в атомния радиус, нека прегледаме някои основни термини. Атомът е основна единица на химичен елемент, като водород, хелий, калий и др. Радиусът е разстоянието между центъра на обекта и външния му ръб.

Атомният радиус е половината от разстоянието между ядрата на два атома. Атомните радиуси се измерват в пикометри (един пикометър е равен на една трилионна част от метър). Водородът (H) има най-малкия среден атомен радиус при около 25 pm, докато цезият (Cs) има най-големия среден радиус при около 260 pm.

Какви са тенденциите на атомния радиус? Какво ги причинява?

Има две основни тенденции на атомния радиус. Една тенденция на атомен радиус възниква, когато се движите отляво надясно през периодичната таблица (движение в рамките на период), а другата тенденция се появява, когато се движите от върха на периодичната таблица надолу (движене в група). По-долу има периодична таблица със стрелки, показващи как се променят атомните радиуси за да ви помогне да разберете и визуализирате всяка тенденция на атомен радиус. В края на този раздел има диаграма с прогнозния емпиричен атомен радиус за всеки елемент.

Тенденция за атомен радиус 1: Атомните радиуси намаляват отляво надясно през период

Първата периодична тенденция на атомен радиус е тази атомният размер намалява, докато се движите отляво надясно през период. В рамките на период от елементи всеки нов електрон се добавя към същата обвивка. Когато се добави електрон, към ядрото се добавя и нов протон, което придава на ядрото по-силен положителен заряд и по-голямо ядрено привличане.

java do while цикъл

Това означава, че с добавянето на повече протони ядрото получава по-силен положителен заряд, който след това привлича по-силно електроните и ги привлича по-близо до ядрото на атома. Електроните, изтеглени по-близо до ядрото, правят радиуса на атома по-малък.

Сравнявайки въглерод (C) с атомен номер 6 и флуор (F) с атомен номер 9, можем да кажем, че въз основа на тенденциите на атомния радиус, въглеродният атом ще има по-голям радиус от флуорния атом тъй като трите допълнителни протона, които флуорът има, ще придърпат електроните му по-близо до ядрото и ще намалят радиуса на флуора. И това е вярно; въглеродът има среден атомен радиус от около 70 pm, докато флуорът е около 50 pm.

Тенденция на атомен радиус 2: Атомните радиуси се увеличават, докато се придвижвате надолу в група

Втората периодична тенденция на атомния радиус е тази атомните радиуси се увеличават, докато се движите надолу в група в периодичната таблица. За всяка група, която преместите надолу, атомът получава допълнителна електронна обвивка. Всяка нова обвивка е по-далеч от ядрото на атома, което увеличава атомния радиус.

Въпреки че може да мислите, че валентните електрони (тези в най-външната обвивка) ще бъдат привлечени от ядрото, електронното екраниране предотвратява това да се случи. Електронното екраниране се отнася до намалено привличане между външните електрони и ядрото на атома, когато атомът има повече от една електронна обвивка. И така, поради електронното екраниране, валентните електрони не се приближават особено близо до центъра на атома и тъй като не могат да се приближат толкова близо, атомът има по-голям радиус.

Като пример, калият (K) има по-голям среден атомен радиус (220 pm), отколкото натрият (Na) (180 pm). Калиевият атом има допълнителна електронна обвивка в сравнение с натриевия атом, което означава, че неговите валентни електрони са по-далеч от ядрото, което дава на калия по-голям атомен радиус.

Емпирични атомни радиуси

източник: Webelements

3 Изключения от тенденциите на атомния радиус

Двете тенденции на атомния радиус, които обсъдихме по-горе, са верни за по-голямата част от периодичната таблица на елементите. Има обаче няколко изключения от тези тенденции.

Едно изключение са благородните газове. Шестте благородни газа в група 18 на периодичната таблица са хелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радон (Rn). Благородните газове са изключение, защото се свързват по различен начин от другите атоми, и атомите на благородния газ не се доближават толкова един до друг, когато се свързват. Тъй като атомният радиус е половината от разстоянието между ядрата на две атоми, колко близо са тези атоми един до друг, влияе върху атомния радиус.

Всеки от благородните газове има своята най-външна електронна обвивка напълно запълнена, което означава множество атоми на благороден газ се държат заедно от силите на Ван дер Ваалс, а не чрез връзки. Силите на Ван дер Ваалс не са толкова силни, колкото ковалентните връзки, така че два атома, свързани чрез сили на Ван дер Ваалс, не се доближават толкова близо един до друг, колкото два атома, свързани чрез ковалентна връзка. Това означава, че радиусите на благородните газове биха били надценени, ако се опитаме да намерим техните емпирични радиуси, така че никой от благородните газове няма емпиричен радиус и следователно не следва тенденциите за атомния радиус.

По-долу има много опростена диаграма на четири атома, всички с еднакъв размер. Горните два атома са свързани чрез ковалентна връзка, което причинява известно припокриване между атомите. Долните два атома са атоми на благороден газ и са свързани чрез сили на Ван дер Ваалс, които не позволяват на атомите да се приближат толкова близо един до друг. Червените стрелки представляват разстоянието между ядрата. Половината от това разстояние е равно на атомния радиус. Както виждаш, въпреки че и четирите атома са приблизително с еднакъв размер, радиусът на благородния газ е много по-голям от радиуса на другите атоми. Сравняването на двата радиуса ще направи атомите на благородния газ да изглеждат по-големи, въпреки че не са. Включването на радиуси на благороден газ би дало на хората неточна представа колко големи са атомите на благороден газ. Тъй като атомите на благородния газ се свързват по различен начин, техните радиуси не могат да бъдат сравнени с радиусите на други атоми, така че те не следват тенденциите на атомния радиус.

Други изключения включват серията лантаниди и серията актиниди в долната част на периодичната таблица. Тези групи елементи се различават от голяма част от останалата част от периодичната таблица и не следват много тенденции, както другите елементи. Нито една серия няма ясна тенденция на атомния радиус.

Как можете да използвате тази информация?

Въпреки че вероятно няма да е необходимо да знаете атомния радиус на различни елементи в ежедневния си живот, тази информация може да бъде полезна, ако изучавате химия или друга свързана област. След като разберете всяка ключова тенденция на периода на атомния радиус, това улеснява разбирането на друга информация за елементите.

Например, можете да си спомните, че благородните газове са изключение от тенденциите за атомния радиус, защото имат пълна външна електронна обвивка. Тези външни електронни обвивки също правят благородните газове инертни и стабилни. Тази стабилност може да бъде полезна. Например, балоните обикновено се пълнят с хелий, а не с водород, тъй като хелият е много по-стабилен и следователно по-малко запалим и по-безопасен за използване.

Можете също да използвате атомни радиуси, за да оцените колко реактивни ще бъдат различните елементи. Атомите с по-малки радиуси са по-реактивни от атомите с по-големи радиуси. Халогените (в група 17) имат най-малките средни радиуси в периодичната таблица. Флуорът има най-малкия атомен радиус от халогените (което има смисъл въз основа на тенденциите) и това го прави силно реактивен. Самото добавяне на флуор към водата ще предизвика пламъци, тъй като флуорът се превръща в газ.

Резюме: Периодични тенденции Атомен радиус

Има две основни тенденции на атомния радиус. Първата периодична тенденция на атомен радиус е, че атомните радиуси се увеличават, докато се движите надолу в група. Това се дължи на електронното екраниране. Когато се добави допълнителна обвивка, тези нови електрони са по-далеч от ядрото на атома, което увеличава атомния радиус. Втората периодична тенденция на атомния радиус е, че размерът на атома намалява, движейки се отляво надясно през период защото по-силният положителен заряд на атома поради наличието на повече протони привлича електроните по-силно и ги привлича по-близо до ядрото, намалявайки размера на атома.

Има няколко изключения от тези тенденции, особено благородните газове, които не образуват връзки по начина, по който го правят повечето други атоми, и серията лантаниди и актиниди. Можете да използвате тази информация, за да разберете по-добре периодичната таблица, как се свързват атомите и защо някои елементи са по-реактивни от други.

Какво следва?

Трябва да освежите своята молекулярна химия?Преглед различните видове хидрати , как работи електроотрицателността и употребите (и ограниченията) на атомния модел на Бор.

Учите химия за напреднали и имате нужда от помощ?Имаме учебни ръководства за AP Chem и IB Chemistry, както и общ преглед на Regents Chemistry за ученици от гимназията в Ню Йорк.

Потапяте пръста си в прекрасния свят на биохимията?Научете за шестте вида ензими и химичния състав на нуклеотидите.