ATOM YARIÇAPI: NASIL ÖLÇÜLÜR, NASIL DEĞIŞIR VE ÖRNEKLER - KIMYA - 2025

Atom çapı , periyodik tablonun elementlerin periyodik özellikleri için önemli bir parametredir. Doğrudan atomların boyutu ile ilgilidir, çünkü yarıçap ne kadar büyükse, o kadar büyük veya daha hacimli olurlar. Aynı şekilde elektronik özellikleriyle de ilgilidir.

Bir atom ne kadar çok elektrona sahipse, atom boyutu ve yarıçapı o kadar büyük olur. Her ikisi de değerlik kabuğunun elektronları tarafından tanımlanır, çünkü yörüngelerinin ötesindeki mesafelerde bir elektron bulma olasılığı sıfıra yaklaşır. Çekirdeğin yakınında bunun tersi olur: elektron bulma olasılığı artar.

Kaynak: Pexels

En üstteki resim bir paket pamuk toplarını temsil ediyor. Her birinin altı komşuyla çevrili olduğuna dikkat edin, başka bir olası üst veya alt sıra sayılmaz. Pamuk toplarının nasıl sıkıştırılacağı, boyutlarını ve dolayısıyla yarıçaplarını belirleyecektir; tıpkı atomlarda olduğu gibi.

Kimyasal yapılarına göre elementler kendi atomlarıyla şu veya bu şekilde etkileşirler. Sonuç olarak, atom yarıçapının büyüklüğü, mevcut bağın türüne ve atomlarının katı paketlenmesine göre değişir.

Atom yarıçapı nasıl ölçülür?

Kaynak: Gabriel Bolívar

Ana görüntüde pamuk toplarının çapını ölçmek ve ardından ikiye bölmek kolay olabilir. Bununla birlikte, bir atomun küresi tam olarak tanımlanmamıştır. Neden? Çünkü elektronlar uzayın belirli bölgelerinde dolaşır ve yayılır: orbitaller.

Bu nedenle atom, uçları kesilemez bir küre olarak düşünülebilir ki bu ne kadar uzağa gittiğini kesin olarak söylemek mümkün değildir. Örneğin yukarıdaki resimde merkezin çekirdeğe yakın bölgesi daha yoğun bir renk gösterirken kenarları bulanıktır.

Görüntü atomlu E'nin ₂ molekülü (örneğin Cl ₂ H, ₂ , O, ₂ , vs.). Atomların küresel cisimler olduğunu varsayarsak, kovalent bağdaki her iki çekirdeği ayıran d mesafesi belirlenirse, atom yarıçapını elde etmek için onu ikiye bölmek (d / 2) yeterli olacaktır; daha doğrusu, E ₂ için E'nin kovalent yarıçapı .

Ya E kendisiyle kovalent bağlar oluşturmadıysa, bunun yerine metal bir element olsaydı? Daha sonra d, metalik yapısında E'yi çevreleyen komşuların sayısı ile gösterilir; yani, ambalaj içindeki atomun koordinasyon numarası (NC) ile (ana görüntüdeki pamuk toplarını hatırlayın).

Nükleer mesafenin belirlenmesi

Bir molekül veya paketlemedeki iki atom için çekirdek arası mesafe olan d'yi belirlemek fiziksel analiz tekniklerini gerektirir.

En yaygın kullanılanlardan biri X-ışını kırınımıdır.Burada, bir ışık demeti bir kristal içinden ışınlanır ve elektronlar ile elektromanyetik radyasyon arasındaki etkileşimlerden kaynaklanan kırınım modeli incelenir. Paketlemeye bağlı olarak, farklı kırınım modelleri ve dolayısıyla diğer d değerleri elde edilebilir.

Atomlar kristal kafeste "sıkı" ise, "rahat" olsalardı sahip olacaklarına kıyasla farklı d değerleri sunacaklardır. Ayrıca, bu çekirdek arası mesafeler değer olarak dalgalanabilir, böylece atom yarıçapı aslında bu tür ölçümlerin ortalama bir değeridir.

Atom yarıçapı ve koordinasyon numarası nasıl ilişkilidir? V. Goldschmidt, ikisi arasında, 12'lik bir NC için göreli değerin 1 olduğu bir ilişki kurdu; Atomun NC değerinin 8'e eşit olduğu bir paketleme için 0.97; 0,96, 6'ya eşit bir NC için; ve 4'lük bir NC için 0.88.

Birimler

NC'nin 12'ye eşit değerlerinden başlayarak, periyodik tablonun tüm elemanlarının atomik yarıçaplarının karşılaştırıldığı birçok tablo oluşturulmuştur.

Tüm elementler bu tür kompakt yapılar oluşturmadığından (NC 12'den küçük), V. Goldschmidt ilişkisi atomik yarıçaplarını hesaplamak ve bunları aynı paketleme için ifade etmek için kullanılır. Bu şekilde atomik yarıçap ölçümleri standardize edilir.

Ama hangi birimlerde ifade ediliyorlar? D, çok küçük büyüklükte olduğu için, tek bir Angström  (10 ∙ 10 birimi başvurmak gerekir ^-10 , yaygın olarak kullanılan, aynı zamanda m) ya da Picometer (10 ∙ 10 ^-12 m).

Periyodik tabloda nasıl değişiyor?

Bir dönem boyunca

Metalik elementler için belirlenen atomik yarıçaplara metalik yarıçaplar, metalik olmayan elementler için ise kovalent yarıçaplar (fosfor, P ₄ veya sülfür, S _{8 gibi} ) denir . Bununla birlikte, her iki tür tekerlek teli arasında, isminkinden daha belirgin bir ayrım vardır.

Aynı dönemde soldan sağa, çekirdek protonları ve elektronları ekler, ancak ikincisi aynı enerji seviyesiyle sınırlıdır (ana kuantum sayısı). Sonuç olarak, çekirdek, atom yarıçapını daraltan değerlik elektronları üzerinde artan bir etkili nükleer yük uygular.

Bu şekilde, aynı dönemdeki metalik olmayan elementler, metallerden (metalik yarıçaplar) daha küçük atomik (kovalent) yarıçaplara sahip olma eğilimindedir.

Bir grup içinde alçalan

Bir gruptan aşağı inerken, elektronların daha fazla alana sahip olmasına izin veren yeni enerji seviyeleri etkinleştirilir. Böylece, elektron bulutu daha büyük mesafeleri kaplar, bulanık çevresi çekirdekten uzaklaşır ve bu nedenle atom yarıçapı genişler.

Lantanid kasılması

İç kabuktaki elektronlar, valans elektronları üzerindeki etkili nükleer yükü korumaya yardımcı olur. İç kabukları oluşturan orbitaller, f orbitallerde olduğu gibi birçok "deliğe" (düğüm) sahip olduğunda, çekirdek, zayıf koruma etkileri nedeniyle atom yarıçapını güçlü bir şekilde daraltır.

Bu gerçek, periyodik tablonun 6. periyodundaki lantanid kasılmasında kanıtlanmaktadır. La'dan Hf'ye f bloğu geçerken "dolan" f orbitallerinin bir sonucu olarak atom yarıçapında önemli bir daralma vardır: lantanoidler ve aktinoidler.

Periyod 4'ten itibaren pa bloğunun elemanlarında da benzer bir etki gözlemlenebilir. Bu kez geçiş metali dönemlerinden geçerken dolan d orbitallerinin zayıf perdeleme etkisinin bir sonucu olarak.

Örnekler

Periyodik tablonun 2. periyodu için elementlerinin atomik yarıçapları:

Li: 257

-Be: 112 pm

-B: 88

-C: 77

-N: 74

-O: 66 pm

-F: 64:00

Lityum metali en büyük atom yarıçapına (257 pm) sahipken, dönemin en sağında bulunan florin hepsinin en küçüğüdür (64 pm). Atom yarıçapı aynı dönemde soldan sağa doğru iner ve listelenen değerler bunu kanıtlar.

Lityum, metalik bağlar oluştururken yarıçapı metaliktir; ve flor, kovalent bağlar (FF) oluşturduğu için yarıçapı kovalenttir.

Ya atom yarıçapını angstrom birimleri cinsinden ifade etmek isterseniz? Bunları basitçe 100'e bölün: (257/100) = 2.57Å. Ve böylece değerlerin geri kalanıyla.

Referanslar

1. Chemistry 301. Atomik Yarıçaplar. Kurtarıldığı yer: ch301.cm.utexas.edu
2. CK-12 Vakfı. (2016, 28 Haziran). Atomik Yarıçap. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
3. Atomik Yarıçaplarda Eğilimler. Alındığı kaynak: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamas Topluluğu Koleji. (2002). Atomik Boyut. Kurtarıldı: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (Ağustos 2012). Atomik ve İyonik Yarıçap. Kurtarıldı: chemguide.co.uk
6. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. (Dördüncü baskı, S. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.