รัศมีอะตอม: วัดอย่างไรการเปลี่ยนแปลงและตัวอย่างอย่างไร - เคมี - 2025

รัศมีอะตอมเป็นตัวแปรที่สำคัญสำหรับคุณสมบัติที่ธาตุของตารางธาตุ มันเกี่ยวข้องโดยตรงกับขนาดของอะตอมเนื่องจากยิ่งมีรัศมีมากเท่าใดก็จะยิ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นหรือมีขนาดใหญ่ขึ้น ในทำนองเดียวกันมันเกี่ยวข้องกับลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์ของพวกเขา

ยิ่งอะตอมมีอิเล็กตรอนมากขนาดและรัศมีอะตอมก็จะยิ่งใหญ่ขึ้น ทั้งสองถูกกำหนดโดยอิเล็กตรอนของเวเลนซ์เชลล์เนื่องจากในระยะทางไกลกว่าวงโคจรความน่าจะเป็นที่จะพบอิเล็กตรอนเข้าใกล้ศูนย์ สิ่งที่ตรงกันข้ามเกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงของนิวเคลียส: ความน่าจะเป็นที่จะพบอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น

ที่มา: Pexels

ภาพด้านบนแสดงถึงการบรรจุสำลีก้อน สังเกตว่าแต่ละคนล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านหกคนโดยไม่นับแถวบนหรือล่างที่เป็นไปได้ วิธีการบดอัดสำลีจะกำหนดขนาดและรัศมีของมัน เช่นเดียวกับอะตอม

องค์ประกอบตามลักษณะทางเคมีของพวกมันมีปฏิกิริยากับอะตอมของมันเองไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ดังนั้นขนาดของรัศมีอะตอมจึงแตกต่างกันไปตามประเภทของพันธะที่มีอยู่และการบรรจุของแข็งของอะตอม

รัศมีอะตอมวัดได้อย่างไร?

ที่มา: Gabriel Bolívar

ในภาพหลักการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของสำลีก้อนนั้นทำได้ง่ายแล้วหารด้วยสอง อย่างไรก็ตามไม่ได้กำหนดทรงกลมของอะตอมอย่างสมบูรณ์ ทำไม? เนื่องจากอิเล็กตรอนหมุนเวียนและแพร่กระจายในพื้นที่เฉพาะ: วงโคจร

ดังนั้นอะตอมจึงถือได้ว่าเป็นทรงกลมที่มีขอบที่ไม่สามารถปรับเปลี่ยนได้ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะบอกได้ว่าพวกมันไปไกลแค่ไหน ตัวอย่างเช่นในภาพด้านบนบริเวณของจุดศูนย์กลางใกล้กับนิวเคลียสจะแสดงสีที่เข้มขึ้นในขณะที่ขอบของมันเบลอ

รูปภาพแสดงถึงโมเลกุลไดอะตอมมิก E ₂ (เช่น Cl ₂ , H ₂ , O ₂เป็นต้น) สมมติว่าอะตอมเป็นร่างกายทรงกลมถ้ากำหนดระยะทาง d แยกนิวเคลียสทั้งสองในพันธะโคเวเลนต์แล้วก็เพียงพอที่จะแบ่งออกเป็นสองซีก (d / 2) เพื่อให้ได้รัศมีอะตอม แม่นยำมากขึ้นรัศมีโควาเลนต์อีอี2

จะเป็นอย่างไรถ้า E ไม่ได้สร้างพันธะโควาเลนต์กับตัวมันเอง แต่เป็นองค์ประกอบของโลหะแทน? จากนั้น d จะระบุด้วยจำนวนเพื่อนบ้านที่ล้อมรอบ E ในโครงสร้างโลหะ นั่นคือตามหมายเลขโคออร์ดิเนชัน (NC) ของอะตอมภายในบรรจุภัณฑ์ (จำสำลีก้อนในภาพหลัก)

การกำหนดระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์

ในการกำหนด d ซึ่งเป็นระยะห่างระหว่างอะตอมของอะตอมสองตัวในโมเลกุลหรือบรรจุภัณฑ์ต้องใช้เทคนิคการวิเคราะห์ทางกายภาพ

หนึ่งในสิ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ในนั้นลำแสงของแสงจะถูกฉายผ่านคริสตัลและมีการศึกษารูปแบบการเลี้ยวเบนที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า รูปแบบการเลี้ยวเบนที่แตกต่างกันสามารถรับได้และค่าอื่น ๆ ของ d ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการบรรจุ

ถ้าอะตอม“ แน่น” ในโครงตาข่ายผลึกพวกมันจะนำเสนอค่า d ที่แตกต่างกันเมื่อเทียบกับสิ่งที่พวกมันจะมีถ้ามัน“ สบาย” นอกจากนี้ระยะห่างระหว่างนิวเคลียสเหล่านี้อาจมีความผันผวนของค่าดังนั้นรัศมีอะตอมจึงเป็นค่าเฉลี่ยของการวัดดังกล่าว

รัศมีอะตอมและเลขประสานสัมพันธ์กันอย่างไร? V. Goldschmidt สร้างความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองซึ่งสำหรับ NC ของ 12 ค่าสัมพัทธ์คือ 1; 0.97 สำหรับบรรจุภัณฑ์ที่อะตอมมี NC เท่ากับ 8; 0.96 สำหรับ NC เท่ากับ 6; และ 0.88 สำหรับ NC เท่ากับ 4

หน่วย

เริ่มต้นด้วยค่า NC เท่ากับ 12 ตารางจำนวนมากได้ถูกสร้างขึ้นโดยมีการเปรียบเทียบรัศมีอะตอมขององค์ประกอบทั้งหมดของตารางธาตุ

เนื่องจากองค์ประกอบทั้งหมดไม่ได้สร้างโครงสร้างที่กะทัดรัดเช่นนี้ (NC น้อยกว่า 12) ความสัมพันธ์ V. ด้วยวิธีนี้การวัดรัศมีอะตอมจึงเป็นมาตรฐาน

แต่พวกเขาแสดงออกในหน่วยใด? เนื่องจาก d มีขนาดเล็กมากจึงต้องใช้หน่วยของอังสตรอมÅ (10 ∙ 10 ^-10ม.) หรือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือพิโคมิเตอร์ (10 ∙ 10 ^-12ม.)

ตารางธาตุเปลี่ยนไปอย่างไร?

ในช่วงเวลาหนึ่ง

รัศมีอะตอมที่กำหนดสำหรับธาตุโลหะเรียกว่ารัศมีโลหะในขณะที่สำหรับธาตุอโลหะรัศมีโคเวเลนต์ (เช่นฟอสฟอรัส P ₄หรือกำมะถัน S ₈ ) อย่างไรก็ตามระหว่างซี่ทั้งสองประเภทมีความแตกต่างที่โดดเด่นมากกว่าชื่อ

จากซ้ายไปขวาในช่วงเวลาเดียวกันนิวเคลียสจะเพิ่มโปรตอนและอิเล็กตรอน แต่ส่วนหลังจะถูก จำกัด ให้อยู่ในระดับพลังงานเดียวกัน (จำนวนควอนตัมหลัก) เป็นผลให้นิวเคลียสออกแรงประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผลเพิ่มขึ้นกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนซึ่งทำสัญญากับรัศมีอะตอม

ด้วยวิธีนี้ธาตุที่ไม่ใช่โลหะในช่วงเวลาเดียวกันมักจะมีรัศมีอะตอม (โควาเลนต์) เล็กกว่าโลหะ (รัศมีโลหะ)

จากมากไปน้อยผ่านกลุ่ม

เมื่อคุณลงมาตามกลุ่มระดับพลังงานใหม่จะถูกเปิดใช้งานซึ่งทำให้อิเล็กตรอนมีที่ว่างมากขึ้น ดังนั้นเมฆอิเล็กตรอนจึงครอบคลุมระยะทางที่มากขึ้นรอบนอกที่เบลอของมันจะเคลื่อนที่ออกไปไกลจากนิวเคลียสมากขึ้นดังนั้นรัศมีอะตอมจึงขยายออกไป

การหดตัวของแลนทาไนด์

อิเล็กตรอนในเปลือกชั้นในช่วยป้องกันประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพบนเวเลนซ์อิเล็กตรอน เมื่อวงโคจรที่ประกอบเป็นเปลือกชั้นในมี "รู" (โหนด) จำนวนมากเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับวงโคจร f นิวเคลียสจะหดตัวรัศมีอะตอมอย่างมากเนื่องจากผลการป้องกันที่ไม่ดี

ข้อเท็จจริงนี้เป็นหลักฐานในการหดตัวของแลนทาไนด์ในช่วงที่ 6 ของตารางธาตุ จาก La ถึง Hf มีการหดตัวของรัศมีอะตอมอย่างมากอันเป็นผลมาจากวงโคจร f ซึ่ง "เติมเต็ม" เมื่อบล็อก f เคลื่อนที่ผ่านนั่นคือของแลนธานอยด์และแอกตินอยด์

นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตเอฟเฟกต์ที่คล้ายกันได้กับองค์ประกอบของบล็อก pa จากช่วงเวลา 4 คราวนี้อันเป็นผลมาจากเอฟเฟกต์การป้องกันที่อ่อนแอของ d ออร์บิทัลที่เติมเมื่อผ่านช่วงโลหะการเปลี่ยนแปลง

ตัวอย่าง

สำหรับช่วงที่ 2 ของตารางธาตุรัศมีอะตอมของธาตุคือ:

- ไล: 257 น

- บี: 112 น

-B: 88 น

-C: 77 น

- น: 74 น

-O: 66 น

-F: 64 น

โปรดทราบว่าโลหะลิเธียมมีรัศมีอะตอมที่ใหญ่ที่สุด (257 น.) ในขณะที่ฟลูออรีนซึ่งอยู่ทางขวาสุดของช่วงเวลามีค่าน้อยที่สุด (64 น.) รัศมีอะตอมลงจากซ้ายไปขวาในช่วงเวลาเดียวกันและค่าที่ระบุไว้จะพิสูจน์ได้

ลิเธียมเมื่อสร้างพันธะโลหะรัศมีของมันจะเป็นโลหะ และฟลูออรีนเมื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ (FF) รัศมีของมันคือโควาเลนต์

ถ้าคุณต้องการแสดงรัศมีอะตอมในหน่วยอังสตรอมล่ะ? เพียงหารด้วย 100: (257/100) = 2.57Å และอื่น ๆ กับค่าที่เหลือ

อ้างอิง

1. เคมี 301. รัศมีอะตอม. ดึงมาจาก: ch301.cm.utexas.edu
2. มูลนิธิ CK-12 (2559 28 มิถุนายน). รัศมีอะตอม สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
3. แนวโน้มของ Atomic Radii นำมาจาก: intro.chem.okstate.edu
4. วิทยาลัยชุมชน Clackamas (2002) ขนาดอะตอม. ดึงมาจาก: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (สิงหาคม 2555). รัศมีอะตอมและไอออนิก สืบค้นจาก: chemguide.co.uk
6. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่, หน้า 23, 24, 80, 169) Mc Graw Hill