RAZA ATOMICĂ: MODUL ÎN CARE SE MĂSOARĂ, CUM SE SCHIMBĂ ȘI EXEMPLIFICĂ - CHIMIE - 2025

Raza atomică este un parametru important pentru proprietățile periodice ale elementelor din tabelul periodic. Este direct legată de dimensiunea atomilor, deoarece cu cât raza este mai mare, cu atât sunt mai mari sau mai voluminoase. De asemenea, acesta este legat de caracteristicile lor electronice.

Cu cât un atom are mai mulți electroni, cu atât dimensiunea și raza atomică sunt mai mari. Ambele sunt definite de electronii învelișului de valență, deoarece la distanțe dincolo de orbitele lor, probabilitatea de a găsi un electron se apropie de zero. Opusul apare în vecinătatea nucleului: probabilitatea de a găsi un electron crește.

Sursa: Pexels

Imaginea de sus reprezintă un ambalaj de bile de bumbac. Rețineți că fiecare este înconjurat de șase vecini, fără a număra un alt rând posibil superior sau inferior. Modul de compactare a bilelor de bumbac va defini mărimile și, prin urmare, razele lor; la fel ca în cazul atomilor.

Elementele în funcție de natura lor chimică interacționează cu propriii lor atomi într-un fel sau altul. În consecință, amploarea razei atomice variază în funcție de tipul de legătură prezentă și de ambalarea solidă a atomilor săi.

Cum se măsoară raza atomică?

Sursa: Gabriel Bolívar

În imaginea principală poate fi ușor de măsurat diametrul bile de bumbac, apoi împărțiți-l pe două. Cu toate acestea, sfera unui atom nu este complet definită. De ce? Deoarece electronii circulă și difuză în anumite regiuni ale spațiului: orbitalii.

Prin urmare, atomul poate fi considerat ca o sferă cu margini impalpabile, despre care este imposibil de spus cu siguranță cât de departe se termină. De exemplu, în imaginea de mai sus, regiunea centrului, aproape de nucleu, arată o culoare mai intensă, în timp ce marginile sale sunt estompate.

Imaginea reprezinta o diatomic E ₂ molecule (cum ar fi CI ₂ , H ₂ , O ₂ , etc.). Presupunând că atomii sunt corpuri sferice, dacă distanța d care separă ambele nuclee în legătura covalentă ar fi fost determinată, atunci ar fi suficient să o împărțim în două jumătăți (d / 2) pentru a obține raza atomică; mai precis, raza covalentă a E pentru E ₂ .

Ce se întâmplă dacă E nu a format legături covalente cu sine, ci a fost în schimb un element metalic? Apoi d ar fi indicat de numărul de vecini care înconjoară E în structura sa metalică; adică prin numărul de coordonare (NC) al atomului din ambalaj (amintiți-vă bilele de bumbac din imaginea principală).

Determinarea distanței internucleare

Pentru a determina d, care este distanța internucleară pentru doi atomi într-o moleculă sau ambalaj, este nevoie de tehnici de analiză fizică.

Unul dintre cele mai utilizate este difracția de raze X. În ea, un fascicul de lumină este iradiat printr-un cristal și este studiat modelul de difracție rezultat din interacțiunile dintre electroni și radiațiile electromagnetice. În funcție de ambalare, se pot obține diferite modele de difracție și, prin urmare, alte valori ale d.

Dacă atomii sunt „strânși” în rețeaua de cristal, ei vor prezenta valori diferite ale d comparativ cu ceea ce ar avea dacă ar fi „confortabili”. De asemenea, aceste distanțe internucleare ar putea fluctua în valori, astfel încât raza atomică este de fapt o valoare medie a unor astfel de măsurători.

Cum sunt legate raza atomică și numărul de coordonare? V. Goldschmidt a stabilit o relație între cei doi, în care pentru un NC de 12, valoarea relativă este 1; 0,97 pentru un ambalaj în care atomul are NC egal cu 8; 0,96, pentru un NC egal cu 6; și 0,88 pentru un NC de 4.

Unități

Începând cu valorile pentru NC egale cu 12, multe dintre tabele au fost construite unde sunt comparate razele atomice ale tuturor elementelor tabelului periodic.

Întrucât nu toate elementele formează astfel de structuri compacte (NC mai puțin de 12), relația V. Goldschmidt este utilizată pentru a calcula razele lor atomice și pentru a le exprima pentru aceeași ambalare. În acest fel, măsurătorile razei atomice sunt standardizate.

Dar în ce unități sunt exprimate? Întrucât d are o magnitudine foarte mică, trebuie să recurgem la unitățile angstromului Å (10 ∙ 10 ^-10 m) sau la fel de utilizate pe scară largă, picometrul (10 ∙ 10 ^-12 m).

Cum se schimbă în tabelul periodic?

Peste o perioada

Razele atomice determinate pentru elementele metalice se numesc raze metalice, în timp ce pentru elemente nemetalice, raze covalente (cum ar fi fosfor, P ₄ sau sulf, S ₈ ). Cu toate acestea, între cele două tipuri de spițe există o distincție mai proeminentă decât cea a numelui.

De la stânga la dreapta în aceeași perioadă, nucleul adaugă protoni și electroni, dar aceștia din urmă se limitează la același nivel de energie (numărul cuantic principal). În consecință, nucleul exercită o încărcare nucleară eficientă din ce în ce mai mare asupra electronilor de valență, care contractă raza atomică.

În acest fel, elementele nemetalice din aceeași perioadă tind să aibă raze atomice (covalente) mai mici decât metalele (razele metalice).

Coborând printr-un grup

Pe măsură ce coborâți printr-un grup, noi niveluri de energie sunt activate, care permit electronilor să aibă mai mult spațiu. Astfel, norul de electroni acoperă distanțe mai mari, periferia sa încețoșată ajunge să se îndepărteze mai departe de nucleu și, prin urmare, raza atomică se extinde.

Contracția lantanidelor

Electronii din carcasa interioară ajută la protecția sarcinii nucleare eficiente asupra electronilor de valență. Când orbitalele care alcătuiesc învelișurile interioare au multe „găuri” (noduri), așa cum se întâmplă cu orbitalele f, nucleul contractează puternic raza atomică datorită efectului lor de ecranare slab.

Acest fapt este evidențiat în contracția lantanidelor din perioada 6 a tabelului periodic. De la La la Hf există o contracție considerabilă a razei atomice ca urmare a orbitalelor f, care „se umplu” pe măsură ce blocul f este traversat: cel al lantanoizilor și actinoidelor.

Un efect similar poate fi observat și cu elementele blocului pa din perioada 4. De data aceasta, ca urmare a efectului slab de ecranare a orbitalelor d care se completează la trecerea prin perioadele metalelor de tranziție.

Exemple

Pentru perioada 2 a tabelului periodic, razele atomice ale elementelor sale sunt:

-Li: 257 pm

-Be: 112 pm

-B: 88 pm

-C: 77 pm

-N: 74 pm

-O: 66 pm

-F: 64 pm

Rețineți că metalul litiu are cea mai mare rază atomică (257 pm), în timp ce fluorul, situat la extremitatea dreaptă a perioadei, este cel mai mic dintre toate (64 pm). Raza atomică coboară de la stânga la dreapta în aceeași perioadă, iar valorile enumerate o dovedesc.

Litiu, la formarea legăturilor metalice, raza sa este metalică; și fluorul, deoarece formează legături covalente (FF), raza sa este covalentă.

Ce se întâmplă dacă doriți să exprimați razele atomice în unități cu angstrom? Pur și simplu împărțiți-le cu 100: (257/100) = 2,57Å. Și așa mai departe cu restul valorilor.

Referințe

1. Chimie 301. Radii atomice. Recuperat din: ch301.cm.utexas.edu
2. Fundația CK-12. (2016, 28 iunie). Radius atomic. Recuperat din: chem.libretexts.org
3. Tendințe în radiouri atomice. Luat de la: intro.chem.okstate.edu
4. Colegiul comunitar Clackamas. (2002). Mărimea atomică. Recuperat din: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (august 2012). Radius atomic și ionic. Recuperat din: chemguide.co.uk
6. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (Ediția a patra., P. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.