نصف القطر الذري كيف يتم قياسه ، وكيف يتغير في الجدول الدوري ، أمثلة

ال نصف القطر الذري إنها معلمة مهمة للخصائص الدورية لعناصر الجدول الدوري. يرتبط ارتباطًا مباشرًا بحجم الذرات ، حيث أن حجمها أكبر أو أكبر أو كبير الحجم. وبالمثل ، يتعلق الأمر بالخصائص الإلكترونية للنفس.

طالما أن للذرة عدد أكبر من الإلكترونات ، زاد حجمها ونصف قطرها الذري. يتم تعريف كلاهما بواسطة إلكترونات قذيفة التكافؤ ، لأنه في مسافات خارج مداراتها ، فإن احتمال العثور على إلكترون يقترب من الصفر. يحدث العكس في محيط النواة: يزيد احتمال العثور على الإلكترون.

الصورة العليا تمثل عبوة من كرات القطن. لاحظ أن كل واحد محاط بستة من الجيران ، دون حساب صف علوي أو سفلي ممكن آخر. إن الطريقة التي يتم بها ضغط كرات القطن ستحدد أحجامها وبالتالي نصف قطرها ؛ تماما كما يحدث مع الذرات.

العناصر وفقا لطبيعتها الكيميائية تتفاعل مع ذراتها الخاصة بطريقة أو بأخرى. لذلك ، يختلف حجم نصف القطر الذري حسب نوع الرابطة الحالية والتعبئة الصلبة لذراتها.

مؤشر

• 1 كيف يتم قياس نصف القطر الذري?
  • 1.1 تحديد المسافة النووية
  • 1.2 وحدة
• 2 كيف يتغير في الجدول الدوري?
  • 2.1 على مدى فترة
  • 2.2 تنازلي من قبل مجموعة
  • 2.3 انكماش اللانثانيد
• 3 أمثلة
• 4 المراجع

كيف يتم قياس نصف القطر الذري?

في الصورة الرئيسية ، يمكن بسهولة قياس قطر كرات القطن ، ثم تقسيمها على اثنتين. ومع ذلك ، فإن مجال الذرة ليست محددة بالكامل. لماذا؟ لأن الإلكترونات تدور وتنتشر في مناطق محددة من الفضاء: المدارات.

لذلك ، يمكن اعتبار الذرة مجالًا ذو حواف غير قابلة للاستحالة ، وهو أمر مستحيل أن يقال على وجه اليقين إلى أي مدى تنتهي. على سبيل المثال ، في الصورة العلوية ، تبدو المنطقة الوسطى ، بالقرب من النواة ، أكثر كثافة ، بينما تكون حوافها غير واضحة.

تمثل الصورة جزيء ثنائي الذرة E₂ (كما CL₂, H₂, O₂, وما إلى ذلك). على افتراض أن الذرات هي أجسام كروية ، إذا تم تحديد المسافة د يفصل كلا النواة في الرابطة التساهمية ، عندئذٍ يكفي تقسيمها إلى نصفين (د/ 2) للحصول على نصف القطر الذري ؛ بتعبير أدق ، دائرة نصف قطرها التساهمية من E ل E₂.

وإذا كان E لا يشكل روابط تساهمية مع نفسه ، لكنه عنصر معدني؟ ثم د سيشير إليه عدد الجيران المحيطين بـ E في هيكلها المعدني ؛ بمعنى ، برقم التنسيق (N.C) للذرة داخل العبوة (تذكر كرات القطن في الصورة الرئيسية).

تحديد المسافة النووية

لتحديد د, وهي المسافة النووية لذرتين في جزيء أو عبوة ، فإنه يتطلب تقنيات التحليل الفيزيائي.

يعد حيود الأشعة السينية أحد أكثر الأنواع شيوعًا ، حيث يتم إشعاع شعاع الضوء من خلال البلورة ، ويتم دراسة نمط الحيود الناتج عن التفاعلات بين الإلكترونات والإشعاع الكهرومغناطيسي. اعتمادا على التعبئة ، يمكن الحصول على أنماط مختلفة للحيود ، وبالتالي ، قيم أخرى لل د.

إذا كانت الذرات "ضيقة" في الشبكة البلورية ، فستقدم قيمًا مختلفة د مقارنة بما سيكون لديهم إذا كانوا "مريحة". أيضا ، يمكن أن تتأرجح هذه المسافات النووية في القيم ، لذلك يتكون نصف القطر الذري في الواقع من قيمة متوسطة لهذه القياسات.

كيف يرتبط نصف القطر الذري ورقم التنسيق؟ أقامت V. Goldschmidt علاقة بين الاثنين ، حيث تكون القيمة النسبية 1 ل N.C من 12 ؛ من 0.97 لتعبئة حيث الذرة لديها N.C يساوي 8 ؛ من 0.96 ، ل N.C يساوي 6 ؛ و 0.88 ل N.C من 4.

وحدات

من قيم N.C تساوي 12 ، تم بناء العديد من الجداول لمقارنة نصف القطر الذري لجميع عناصر الجدول الدوري.

نظرًا لأن جميع العناصر لا تشكل مثل هذه الهياكل المدمجة (N.C أقل من 12) ، يتم استخدام علاقة V. Goldschmidt لحساب نصف قطرها الذري والتعبير عنها لنفس العبوة. وبهذه الطريقة ، يتم توحيد قياسات نصف القطر الذري.

ولكن في أي وحدات يعبرون عن أنفسهم؟ بالنظر إلى أن د ذو حجم صغير جدًا ، يجب اللجوء إلى وحدات الأنجستروم Å (10 ∙ 10^-10م) أو تستخدم أيضا على نطاق واسع ، و picometer (10 ∙ 10^-12م).

كيف يتغير في الجدول الدوري?

طوال فترة

يتم إعطاء نصف القطر الذري المحدد للعناصر المعدنية اسم نصف القطر المعدني ، أما بالنسبة للعناصر غير المعدنية ، فإن نصف قطر التساهمي (مثل الفوسفور ، P₄, أو الكبريت ، S₈). ومع ذلك ، يوجد تمييز بارز بين الاسمين من أجهزة الراديو.

من اليسار إلى اليمين في نفس الفترة ، تضيف النواة البروتونات والإلكترونات ، ولكن الأخير يقتصر على نفس مستوى الطاقة (رقم الكم الرئيسي). نتيجة لذلك ، تمارس النواة شحنة نووية فعالة متزايدة على إلكترونات التكافؤ ، والتي تتعاقد مع نصف القطر الذري.

وبهذه الطريقة ، تميل العناصر غير المعدنية في نفس الفترة إلى أن يكون نصف قطر ذري (تساهمي) أصغر من المعادن (نصف قطر معدني).

تنازلي من قبل مجموعة

عند الهبوط من قبل مجموعة ، يتم تمكين مستويات جديدة من الطاقة ، والتي تتيح للإلكترونات الحصول على مساحة أكبر. وبالتالي ، تغطي السحابة الإلكترونية مسافات أكبر ، وينتهي محيطها الضبابي بعيدًا عن النواة ، وبالتالي يتسع نصف القطر الذري.

لانثانيد انكماش

تساعد إلكترونات الطبقة الداخلية على حماية الشحنة النووية الفعالة على إلكترونات التكافؤ. عندما يكون للمدارات المكونة للطبقات الداخلية العديد من "الثقوب" (العقد) ، كما هو الحال مع المدارات f ، فإن النواة تتقلص بقوة نصف القطر الذري بسبب تأثير التدريع السيئ للمدارات..

يتضح هذا في انكماش اللانثانيد في الفترة 6 من الجدول الدوري. من La إلى Hf يوجد تقلص كبير في نصف القطر الذري التي تنتجها المدارات f ، والتي "تملأ" عندما يمر المرء عبر الكتلة f: مثيل اللانثانويدات والأكتينويدات.

يمكن أيضًا ملاحظة تأثير مماثل مع عناصر الكتلة p من الفترة 4. هذا المنتج الزمني لتأثير التدريع الضعيف للمدارات d التي تملأ عند عبور فترات المعادن الانتقالية.

أمثلة

بالنسبة إلى الفترة من الجدول الدوري ، يكون نصف قطر ذرات العناصر الذرية:

-لي: 257 مساء

-يكون: 112 مساء

-ب: 88 م

-ج: 77 م

-N: 74 مساء

-يا: 66 مساء

-F: 64 مساءً

لاحظ أن معدن الليثيوم لديه أكبر دائرة نصف قطرها الذري (257 م) ، بينما الفلور ، الواقع في أقصى اليمين من هذه الفترة ، هو الأصغر منها (64 م). ينخفض ​​نصف القطر الذري من اليسار إلى اليمين في نفس الفترة ، وتظهر القيم المدرجة ذلك.

الليثيوم ، من خلال تشكيل روابط معدنية ، نصف قطرها معدني. والفلور ، لأنه يشكل روابط تساهمية (F-F) ، نصف قطرها تساهمي.

وإذا كنت ترغب في التعبير عن أجهزة الراديو الذرية في وحدات من أنجستروم؟ ما عليك سوى تقسيمها على 100: (257/100) = 2.57 درجة. وهلم جرا مع بقية القيم.

مراجع

1. الكيمياء 301. نصف القطر الذري. تم الاسترجاع من: ch301.cm.utexas.edu
2. CK-12 Foundation. (28 يونيو 2016). نصف القطر الذري. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
3. الاتجاهات في نصف القطر الذري. مأخوذة من: intro.chem.okstate.edu
4. كلية كلاكاماس المجتمعية. (2002). الحجم الذري. تم الاسترجاع من: dl.clackamas.edu
5. كلارك ج. (أغسطس 2012). دائرة نصف قطرها الذري والأيونية. تم الاسترجاع من: chemguide.co.uk
6. رعشة واتكينز. (2008). كيمياء غير عضوية (الطبعة الرابعة ، ص 23 ، 24 ، 80 ، 169). مولودية جراو هيل.