TechCodeview

Har du brug for information om atomradiustendenser? Hvad er tendensen for atomradius? I denne vejledning, vi vil tydeligt forklare atomradiustendenser, og hvordan de virker. Vi vil også diskutere undtagelser fra tendenserne, og hvordan du kan bruge disse oplysninger som en del af en bredere forståelse af kemi.

Før vi dykker ned i atomradiustendenser, lad os gennemgå nogle grundlæggende udtryk. Et atom er en grundlæggende enhed af et kemisk grundstof, såsom brint, helium, kalium osv. En radius er afstanden mellem et objekts centrum og dets ydre kant.

En atomradius er halvdelen af ​​afstanden mellem to atomers kerner. Atomradius måles i picometre (én picometer er lig med en trilliontedel af en meter). Brint (H) har den mindste gennemsnitlige atomradius ved omkring 25 pm, mens cæsium (Cs) har den største gennemsnitlige radius ved omkring 260 pm.

Hvad er atomradiustendenserne? Hvad forårsager dem?

Der er to hovedtendenser for atomradius. En atomradiustendens opstår, når du bevæger dig fra venstre mod højre hen over det periodiske system (bevæger dig inden for en periode), og den anden tendens opstår, når du bevæger dig fra toppen af ​​det periodiske system ned (bevæger dig inden for en gruppe). Nedenfor er et periodisk system med pile, der viser, hvordan atomare radier ændrer sig for at hjælpe dig med at forstå og visualisere hver atomradiustendens. I slutningen af ​​dette afsnit er et diagram med den estimerede empiriske atomradius for hvert grundstof.

Atomradiustendens 1: Atomradius falder fra venstre til højre over en periode

Den første periodiske tendens til atomradius er det atomstørrelse falder, når du bevæger dig fra venstre mod højre over en periode. Inden for en periode af grundstoffer føjes hver ny elektron til den samme skal. Når en elektron tilføjes, tilføjes en ny proton til kernen, hvilket giver kernen en stærkere positiv ladning og en større nuklear attraktion.

Det betyder, at når flere protoner tilføjes, får kernen en stærkere positiv ladning, som så tiltrækker elektronerne stærkere og trækker dem tættere på atomets kerne. Elektronerne, der trækkes tættere på kernen, gør atomets radius mindre.

Ved at sammenligne kulstof (C) med et atomnummer på 6 og fluor (F) med et atomnummer på 9, kan vi se, at baseret på atomradiustendenser, et carbonatom vil have en større radius end et fluoratom da de tre yderligere protoner, fluoret har, vil trække dets elektroner tættere på kernen og krympe fluorens radius. Og dette er sandt; kulstof har en gennemsnitlig atomradius på omkring 70 pm, mens fluor er omkring 50 pm.

Atomic Radius Trend 2: Atomic Radii Stigning, når du bevæger dig ned i en gruppe

Den anden periodiske tendens til atomradius er det atomradius stiger, når du bevæger dig nedad i en gruppe i det periodiske system. For hver gruppe du bevæger dig ned, får atomet en ekstra elektronskal. Hver ny skal er længere væk fra atomets kerne, hvilket øger atomradius.

Selvom du måske tror, ​​at valenselektronerne (dem i den yderste skal) ville blive tiltrukket af kernen, forhindrer elektronafskærmning det i at ske. Elektronafskærmning refererer til en nedsat tiltrækning mellem ydre elektroner og kernen af ​​et atom, når atomet har mere end én elektronskal. Så på grund af elektronafskærmning kommer valenselektronerne ikke specielt tæt på atomets centrum, og fordi de ikke kan komme så tæt på, har atomet en større radius.

Som et eksempel har kalium (K) en større gennemsnitlig atomradius (220 pm) end natrium (Na) har (180 pm). Kaliumatomet har en ekstra elektronskal sammenlignet med natriumatomet, hvilket betyder, at dets valenselektroner er længere fra kernen, hvilket giver kalium en større atomradius.

Empiriske atomradius

Kilde: Webelementer

3 undtagelser til atomradiustendenserne

De to atomradiustendenser, vi diskuterede ovenfor, er sande for størstedelen af ​​det periodiske system af grundstoffer. Der er dog nogle få undtagelser fra disse tendenser.

En undtagelse er ædelgasserne. De seks ædelgasser, i gruppe 18 i det periodiske system, er helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) og radon (Rn). Ædelgasserne er en undtagelse, fordi de binder anderledes end andre atomer, og ædelgasatomer kommer ikke så tæt på hinanden, når de binder. Fordi atomradius er halvdelen af ​​afstanden mellem kernerne af to atomer, hvor tæt disse atomer er på hinanden, påvirker atomradius.

Hver af ædelgasserne har deres yderste elektronskal helt fyldt, hvilket betyder flere ædelgasatomer holdes sammen af ​​Van der Waals-kræfter snarere end gennem bindinger. Van der Waals-kræfter er ikke så stærke som kovalente bindinger, så to atomer forbundet med Van der Waals-kræfter kommer ikke så tæt på hinanden som to atomer forbundet med en kovalent binding. Det betyder, at ædelgassernes radier ville blive overvurderet, hvis vi forsøgte at finde deres empiriske radier, så ingen af ​​ædelgasserne har en empirisk radius og følger derfor ikke atomradiustendenserne.

Nedenfor er et meget forenklet diagram af fire atomer, alle omkring samme størrelse. De to øverste atomer er forbundet med en kovalent binding, som forårsager en vis overlapning mellem atomerne. De to nederste atomer er ædelgasatomer, og de er forbundet af Van der Waals-kræfter, der ikke tillader atomerne at komme så tæt sammen. De røde pile repræsenterer afstanden mellem kernerne. Halvdelen af ​​denne afstand er lig med atomradius. Som du kan se, selvom alle fire atomer er omtrent lige store, er ædelgassens radius meget større end de andre atomers radius. En sammenligning af de to radier ville få ædelgasatomerne til at se større ud, selvom de ikke er det. At inkludere ædelgasradier ville give folk en unøjagtig idé om, hvor store ædelgasatomer er. Fordi ædelgasatomer binder forskelligt, kan deres radier ikke sammenlignes med radius af andre atomer, så de følger ikke atomradiustendenser.

Andre undtagelser omfatter lanthanidserien og actinidserien nederst i det periodiske system. Disse grupper af grundstoffer adskiller sig fra meget af resten af ​​det periodiske system og følger ikke mange tendenser, som de andre elementer gør. Ingen af ​​serierne har en klar atomradiustendens.

indtastning af streng i java

Hvordan kan du bruge disse oplysninger?

Selvom du sandsynligvis ikke behøver at kende atomradius for forskellige elementer i dit daglige liv, kan denne information stadig være nyttig, hvis du studerer kemi eller et andet relateret felt. Når du først forstår hver af de vigtigste tendenser i atomradiusperioden, gør det det lettere at forstå andre oplysninger om grundstofferne.

For eksempel kan du huske, at ædelgasser er en undtagelse fra atomradiustendenserne, fordi de har en fuld ydre elektronskal. Disse ydre elektronskaller gør også ædelgasserne inerte og stabile. Den stabilitet kan være praktisk. For eksempel er balloner typisk fyldt med helium, ikke brint, fordi helium er meget mere stabilt og derfor mindre brandfarligt og sikrere at bruge.

Du kan også bruge atomradius til at vurdere, hvor reaktive forskellige grundstoffer vil være. Atomer med mindre radius er mere reaktive end atomer med større radius. Halogenerne (i gruppe 17) har de mindste gennemsnitlige radier i det periodiske system. Fluor har den mindste atomradius af halogenerne (hvilket giver mening baseret på tendenserne), og det gør det meget reaktivt. Bare tilsætning af fluor til vand vil producere flammer, da fluoren bliver til en gas.

Resumé: Periodiske tendenser Atomradius

Der er to hovedtendenser for atomradius. Den første periodiske tendens til atomradius er, at atomradius stiger, når du bevæger dig nedad i en gruppe. Dette skyldes elektronafskærmning. Når en ekstra skal tilføjes, er de nye elektroner længere væk fra atomets kerne, hvilket øger atomradius. Den anden periodiske tendens til atomradius er, at atomstørrelsen aftager ved at bevæge sig fra venstre mod højre over en periode fordi atomets stærkere positive ladning på grund af at have flere protoner tiltrækker elektronerne stærkere og trækker dem tættere på kernen, hvilket reducerer atomets størrelse.

Der er nogle få undtagelser fra disse tendenser, mærkbart de ædelgasser, der ikke danner bindinger, som de fleste andre atomer gør, og lanthanid- og actinid-serien. Du kan bruge disse oplysninger til bedre at forstå det periodiske system, hvordan atomer binder sig, og hvorfor visse grundstoffer er mere reaktive end andre.

Hvad er det næste?

Har du brug for at opfriske din molekylære kemi?Anmeldelse de forskellige slags hydrater , hvordan elektronegativitet virker , og anvendelserne (og begrænsningerne) af Bohr Atomic Model.

Tager du avanceret kemi og har brug for hjælp?Vi har studievejledninger til AP Chem og IB Chemistry, samt en generel Regents Chemistry-gennemgang for New York high school-elever.

Dyppe din tå ned i biokemiens vidunderlige verden?Lær om de seks typer enzymer og den kemiske sammensætning af nukleotider.