الحجم الذري كيف يتغير في الجدول الدوري والأمثلة

ال الحجم الذري هي قيمة نسبية تشير إلى العلاقة بين الكتلة المولية للعنصر وكثافته. لذلك ، يعتمد هذا الحجم على كثافة العنصر ، والكثافة تعتمد بدورها على الطور وعلى كيفية ترتيب الذرات داخل هذا.

لذا فإن الحجم الذري لعنصر Z ليس هو نفسه في مرحلة أخرى مختلفة عن تلك التي تظهر في درجة حرارة الغرفة (سائلة ، صلبة أو غازية) ، أو عندما تكون جزءًا من مركبات معينة. وبالتالي ، فإن الحجم الذري Z في المركب ZA يختلف عن الحجم Z في المركب ZB.

لماذا؟ لفهمها ، من الضروري مقارنة الذرات بالرخام ، على سبيل المثال. لقد حددت الرخام ، مثله مثل تلك المزرقة في الصورة الفائقة ، حدودها المادية ، والتي يتم ملاحظتها بفضل سطحها اللامع. في المقابل ، فإن حدود الذرات منتشرة ، على الرغم من أنها يمكن اعتبارها كروية عن بعد.

وبالتالي ، فإن ما يحدد نقطة ما وراء الحدود الذرية هو الاحتمال الخالي لإيجاد إلكترون ، وهذه النقطة قد تكون أبعد أو أقرب إلى النواة اعتمادًا على عدد الذرات المجاورة التي تتفاعل حول الذرة..

مؤشر

• 1 الحجم الذري ونصف القطر
• 2 صيغة إضافية
• 3 كيف يختلف الحجم الذري في الجدول الدوري?
  • 3.1 الكميات الذرية للمعادن الانتقالية
• 4 أمثلة
  • 4.1 مثال 1
  • 4.2 مثال 2
• 5 المراجع

الحجم الذري ونصف القطر

من خلال التفاعل بين ذرتين H في جزيء H₂, يتم تعريف مواقع نواتها وكذلك المسافات بينها (المسافات النووية). إذا كانت كلتا الذرتين كروية ، فإن نصف القطر هو المسافة بين النواة والحدود المنتشرة:

في الصورة العلوية ، يمكن ملاحظة كيف تقل احتمالية العثور على إلكترون مع ابتعاده عن النواة. بتقسيم المسافة النووية بين اثنين ، يتم الحصول على نصف القطر الذري. بعد ذلك ، بافتراض هندسة كروية للذرات ، نستخدم الصيغة لحساب حجم الكرة:

V = (4/3) (Pi) r³

في هذا التعبير ، r هو نصف القطر الذري المحدد لجزيء H₂. يمكن أن تتغير قيمة V المحسوبة بهذه الطريقة غير الدقيقة إذا ، على سبيل المثال ، تم اعتبارها H₂ في حالة سائلة أو معدنية. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة غير دقيقة للغاية لأن أشكال الذرات بعيدة عن المجال المثالي في تفاعلاتها.

لتحديد الأحجام الذرية في المواد الصلبة ، يتم أخذ العديد من المتغيرات المتعلقة بالترتيب في الاعتبار ، ويتم الحصول عليها من خلال دراسات حيود الأشعة السينية..

صيغة إضافية

تعبر الكتلة المولية عن مقدار المادة التي تحتوي على مول من ذرات عنصر كيميائي.

وحداتها هي غرام / مول. من ناحية أخرى ، تكون الكثافة هي الحجم الذي يشغل غرامًا واحدًا من العنصر: g / mL. نظرًا لأن وحدات الحجم الذري تكون mL / mol ، يجب أن تلعب مع المتغيرات للوصول إلى الوحدات المطلوبة:

(جم / مول) (مل / جم) = مل / مول

أو ما هو نفسه:

(الكتلة المولية) (1 / D) = V

(الكتلة المولية / D) = V

وبالتالي ، يمكن بسهولة حساب حجم جزيء واحد من ذرات عنصر ؛ بينما مع صيغة المجلد الكروي يتم حساب حجم الذرة الفردية. للوصول إلى هذه القيمة من الأولى ، يلزم إجراء تحويل من خلال رقم Avogadro (6.02 · 10).^-23).

كيف يختلف الحجم الذري في الجدول الدوري؟?

إذا تم اعتبار الذرات كروية ، فسيكون تباينها كما هو ملاحظ في نصف القطر الذري. في الصورة العلوية ، التي توضح العناصر التمثيلية ، يتضح أنه من اليمين إلى اليسار تتفشى الذرات ؛ بدلاً من ذلك ، من الأعلى إلى الأسفل تصبح هذه أكثر ضخامة.

هذا لأنه في نفس الفترة تضم النواة البروتونات وهي تتحرك إلى اليمين. هذه البروتونات تمارس قوة جذابة على الإلكترونات الخارجية ، والتي تشعر بأنها شحنة نووية فعالة Z_{ممثل المؤسسة}, أقل من الشحنة النووية الفعلية Z.

تقوم إلكترونات الطبقات الداخلية بصد تلك الطبقة الخارجية ، مما يقلل من تأثير النواة عليها ؛ هذا هو المعروف باسم تأثير الشاشة. في نفس الفترة ، لا ينجح تأثير الشاشة في مواجهة الزيادة في عدد البروتونات ، وبالتالي لا تمنع الإلكترونات الموجودة في الطبقة الداخلية من تقلص الذرات.

ومع ذلك ، بالنزول إلى مجموعة ، يتم تمكين مستويات جديدة من الطاقة ، والتي تسمح للإلكترونات بالمدار بعيدًا عن النواة. بالإضافة إلى ذلك ، يزداد عدد الإلكترونات في الطبقة الداخلية ، التي تبدأ آثارها في التدهور في التضاؤل ​​إذا أضافت النواة البروتونات مرة أخرى.

لهذه الأسباب ، يمكن ملاحظة أن المجموعة 1 أ تحتوي على أكثر الذرات كثافة ، على عكس ذرات المجموعة 8 أ (أو 18) ذرات الغازات النبيلة.

الكميات الذرية للمعادن الانتقالية

ذرات الفلزات الانتقالية تدمج الإلكترونات في المدارات الداخلية د. يتم إلغاء هذه الزيادة في تأثير الشاشة وكذلك الشحنة النووية الحقيقية Z ، بشكل متساوٍ تقريبًا ، بحيث تحتفظ ذراتها بنفس حجمها في نفس الفترة.

بمعنى آخر: في فترة ما ، تظهر الفلزات الانتقالية أحجامًا ذرية مماثلة. ومع ذلك ، فإن هذه الاختلافات الصغيرة لها أهمية كبيرة عند تحديد البلورات المعدنية (كما لو كانت رخامية معدنية).

أمثلة

تتوفر صيغتان رياضيتان لحساب الحجم الذري لعنصر ، كل واحدة مع الأمثلة المقابلة لها.

مثال 1

بالنظر إلى دائرة نصف قطرها الذري للهيدروجين - 37 م (1 picometer = 10^-12م) - والسيزيوم -265 مساءً- ، احسب أحجامها الذرية.

باستخدام صيغة المجلد الكروي ، لدينا:

V_H= (4/3) (3.14) (37 مساءً)³= 212.07 مساءً³

V_{خدمات العملاء}= (4/3) (3.14) (265 م)³= 7791229767³

ومع ذلك ، فإن تلك الكميات التي يتم التعبير عنها بالبيرومترات باهظة ، بحيث يتم تحويلها إلى وحدات من الأنجستروم ، مما يضاعفها بعامل التحويل (1Å / 100 مساءً)³:

(212.07 مساءً³) (1/100 م)³= 2.1207 × 10^-4 ų

(77912297،67 م³) (1/100 م)³= 77912 ų

وهكذا ، فإن الاختلافات في الحجم بين ذرة H الصغيرة والذرة الضخمة لـ Cs تظل واضحة عدديًا. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن هذه الحسابات هي فقط تقريبية تحت ادعاء أن الذرة كروية تمامًا ، والتي تتجول في وجه الواقع.

مثال 2

كثافة الذهب الخالص 19.32 جم / مل وكتلته المولية 196.97 جم / مول. تطبيق الصيغة M / D لحساب حجم ذرة واحدة من ذرات الذهب يحتوي على ما يلي:

V_{الاتحاد الافريقي}= (196.97 جم / مول) / (19.32 جم / مل) = 10.19 مل / مول

أي أن ذرة واحدة من ذرات الذهب تشغل 10.19 مل ، ولكن ما حجم ذرة الذهب التي تشغلها على وجه التحديد؟ وكيفية التعبير عنها بوحدات الساعة³? لهذا ببساطة قم بتطبيق عوامل التحويل التالية:

(10.19 مل / مول) · (مول / 6.02 · 10)^-23 ذرات) · (1 م / 100 سم)³· (1 بعد الظهر / 10^-12م)³= 16،92 · 10⁶ مساء³

من ناحية أخرى ، يبلغ نصف قطر الذهب الذري 166 م. إذا قارنت كلا المجلدين - المجلد الذي تم الحصول عليه بالطريقة السابقة والمجلد المحسوب مع صيغة المجلد الكروي - فستجد أنهما ليس لهما نفس القيمة:

V_{الاتحاد الافريقي}= (4/3) (3.14) (166 مساءً)³= 19.15 · 10⁶ مساء³

أي من الاثنين هو الأقرب إلى القيمة المقبولة؟ الأقرب إلى النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها بواسطة حيود الأشعة السينية للهيكل البلوري للذهب.

مراجع

1. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (09 كانون الأول (ديسمبر) 2017. تعريف الحجم الذري. تم الاسترجاع في 6 يونيو ، 2018 ، من: thinkco.com
2. مايفير ، أندرو. (13 مارس 2018). كيفية حساب حجم ذرة. sciencing. تم الاسترجاع في 6 يونيو ، 2018 ، من: sciencing.com
3. ويكي كيدز ليمتد (2018). لوثار ماير منحنيات الحجم الذري. تم الاسترجاع في 6 يونيو ، 2018 ، من: wonderwhizkids.com
4. التجويف. الاتجاهات الدورية: نصف القطر الذري. تم الاسترجاع في 6 يونيو ، 2018 ، من: courses.lumenlearning.com
5. كاميلو ديربيتش. الحجم والكثافة الذرية. تم الاسترجاع في 6 يونيو ، 2018 ، من: es-puraquimica.weebly.com
6. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE التعلم ، ص 222-224.
7. CK-12 Foundation. (22 فبراير 2010). الأحجام الذرية المقارنة. [الشكل]. تم الاسترجاع في 6 يونيو 2018 ، من: commons.wikimedia.org
8. CK-12 Foundation. (22 فبراير 2010). نصف القطر الذري لـ H₂. [الشكل]. تم الاسترجاع في 6 يونيو 2018 ، من: commons.wikimedia.org