Trenger du informasjon om trender i atomradius? Hva er trenden for atomradius? I denne veiledningen, vi vil tydelig forklare atomradiustrender og hvordan de fungerer. Vi vil også diskutere unntak fra trendene og hvordan du kan bruke denne informasjonen som en del av en bredere forståelse av kjemi.

Før vi dykker inn i atomradiustrender, la oss se på noen grunnleggende termer. Et atom er en grunnleggende enhet av et kjemisk grunnstoff, slik som hydrogen, helium, kalium, etc. En radius er avstanden mellom senteret til en gjenstand og dens ytre kant.

En atomradius er halvparten av avstanden mellom kjernene til to atomer. Atomradius måles i pikometer (en pikometer er lik en trilliondel av en meter). Hydrogen (H) har den minste gjennomsnittlige atomradius ved ca. 25 pm, mens cesium (Cs) har den største gjennomsnittlige radius ved ca. 260 pm.

Hva er trendene for atomradius? Hva forårsaker dem?

Det er to hovedtrender for atomradius. En atomradiustrend oppstår når du beveger deg fra venstre til høyre over det periodiske systemet (beveger deg innenfor en periode), og den andre trenden oppstår når du beveger deg fra toppen av det periodiske systemet nedover (beveger deg innenfor en gruppe). Nedenfor er et periodisk system med piler som viser hvordan atomradius endres for å hjelpe deg med å forstå og visualisere hver atomradiustrend. På slutten av denne delen er et diagram med estimert empirisk atomradius for hvert element.

Atomradiustrend 1: Atomradius reduseres fra venstre til høyre over en periode

Den første periodiske trenden for atomradius er det atomstørrelsen avtar når du beveger deg fra venstre til høyre over en periode. I løpet av en periode med grunnstoffer blir hvert nytt elektron lagt til det samme skallet. Når et elektron tilføres, tilføres også et nytt proton til kjernen, noe som gir kjernen en sterkere positiv ladning og en større kjernefysisk tiltrekning.

Dette betyr at når flere protoner legges til, får kjernen en sterkere positiv ladning som deretter tiltrekker elektronene sterkere og trekker dem nærmere atomkjernen. Elektronene som trekkes nærmere kjernen gjør atomets radius mindre.

Ved å sammenligne karbon (C) med et atomnummer på 6 og fluor (F) med et atomnummer på 9, kan vi fortelle at basert på trender i atomradius, et karbonatom vil ha en større radius enn et fluoratom siden de tre ekstra protonene fluoret har vil trekke elektronene sine nærmere kjernen og krympe fluorets radius. Og dette er sant; karbon har en gjennomsnittlig atomradius på omtrent 70 pm mens fluor er omtrent 50 pm.

Atomic Radius Trend 2: Atomic Radii Øker når du beveger deg nedover en gruppe

Den andre periodiske trenden for atomradius er det atomradius øker når du beveger deg nedover i en gruppe i det periodiske systemet. For hver gruppe du beveger deg ned, får atomet et ekstra elektronskall. Hvert nytt skall er lenger unna atomkjernen, noe som øker atomradiusen.

Mens du kanskje tror at valenselektronene (de i det ytterste skallet) vil bli tiltrukket av kjernen, forhindrer elektronskjerming at det skjer. Elektronskjerming refererer til en redusert tiltrekning mellom ytre elektroner og kjernen til et atom når atomet har mer enn ett elektronskall. Så på grunn av elektronskjerming kommer ikke valenselektronene spesielt nær sentrum av atomet, og fordi de ikke kan komme så nært, har atomet en større radius.

Som et eksempel har kalium (K) en større gjennomsnittlig atomradius (220 pm) enn natrium (Na) har (180 pm). Kaliumatomet har et ekstra elektronskall sammenlignet med natriumatomet, noe som betyr at valenselektronene er lenger fra kjernen, noe som gir kalium en større atomradius.

Empiriske atomradiuser

Kilde: Webelementer

3 unntak fra atomradiustrendene

De to atomradius-trendene vi diskuterte ovenfor er sanne for flertallet av det periodiske systemet for grunnstoffer. Det er imidlertid noen få unntak fra disse trendene.

Et unntak er edelgassene. De seks edelgassene, i gruppe 18 i det periodiske system, er helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) og radon (Rn). Edelgassene er et unntak fordi de binder seg annerledes enn andre atomer, og edelgassatomer kommer ikke like nær hverandre når de binder seg. Fordi atomradius er halvparten av avstanden mellom kjernene til to atomer, hvor nær disse atomene er hverandre påvirker atomradius.

Hver av edelgassene har sitt ytterste elektronskall helt fylt, som betyr flere edelgassatomer holdes sammen av Van der Waals-krefter i stedet for gjennom bindinger. Van der Waals-krefter er ikke like sterke som kovalente bindinger, så to atomer forbundet med Van der Waals-krefter kommer ikke så nær hverandre som to atomer forbundet med en kovalent binding. Dette betyr at radiene til edelgassene ville bli overvurdert hvis vi forsøkte å finne deres empiriske radier, så ingen av edelgassene har en empirisk radius og følger derfor ikke atomradiustrendene.

Nedenfor er et veldig forenklet diagram av fire atomer, alle omtrent like store. De to øverste atomene er forbundet med en kovalent binding, som forårsaker en viss overlapping mellom atomene. De to nederste atomene er edelgassatomer, og de er forbundet med Van der Waals-krefter som ikke lar atomene komme så nær hverandre. De røde pilene representerer avstanden mellom kjernene. Halvparten av denne avstanden er lik atomradius. Som du kan se, selv om alle fire atomene er omtrent like store, er edelgassradiusen mye større enn radiusen til de andre atomene. Å sammenligne de to radiene vil få edelgassatomene til å se større ut, selv om de ikke er det. Å inkludere edelgassradier ville gi folk en unøyaktig idé om hvor store edelgassatomer er. Fordi edelgassatomer binder seg annerledes, kan ikke radiene deres sammenlignes med radiene til andre atomer, så de følger ikke atomradiustrender.

Andre unntak inkluderer lantanidserien og aktinidserien nederst i det periodiske systemet. Disse gruppene av grunnstoffer skiller seg fra mye av resten av det periodiske systemet og følger ikke mange trender de andre elementene gjør. Ingen av seriene har en klar atomradiustrend.

legge inn streng i java

Hvordan kan du bruke denne informasjonen?

Selv om du sannsynligvis ikke trenger å vite atomradiusen til forskjellige elementer i ditt daglige liv, kan denne informasjonen fortsatt være nyttig hvis du studerer kjemi eller et annet relatert felt. Når du forstår hver av de viktigste trendene i atomradiusperioden, gjør det det lettere å forstå annen informasjon om elementene.

For eksempel kan du huske at edelgasser er et unntak fra atomradius-trendene fordi de har et fullt ytre elektronskall. Disse ytre elektronskallene gjør også edelgassene inerte og stabile. Den stabiliteten kan være nyttig. For eksempel er ballonger vanligvis fylt med helium, ikke hydrogen, fordi helium er mye mer stabilt og derfor mindre brannfarlig og tryggere å bruke.

Du kan også bruke atomradius for å estimere hvor reaktive forskjellige grunnstoffer vil være. Atomer med mindre radier er mer reaktive enn atomer med større radier. Halogenene (i gruppe 17) har de minste gjennomsnittsradiene i det periodiske systemet. Fluor har den minste atomradiusen av halogenene (noe som gir mening basert på trendene), og det gjør det svært reaktivt. Bare å tilsette fluor til vann vil produsere flammer ettersom fluoret blir til en gass.

Sammendrag: Periodiske trender Atomradius

Det er to hovedtrender for atomradius. Den første periodiske trenden for atomradius er at atomradius øker når du beveger deg nedover i en gruppe. Dette skyldes elektronskjerming. Når et ekstra skall legges til, er de nye elektronene lenger unna atomets kjerne, noe som øker atomradius. Den andre periodiske trenden for atomradius er at atomstørrelsen avtar ved å bevege seg fra venstre til høyre over en periode fordi atomets sterkere positive ladning på grunn av å ha flere protoner tiltrekker elektronene sterkere og trekker dem nærmere kjernen, noe som reduserer størrelsen på atomet.

Det er noen få unntak fra disse trendene, merkbart edelgassene som ikke danner bindinger slik de fleste andre atomer gjør, og lantanid- og aktinidseriene. Du kan bruke denne informasjonen til å bedre forstå det periodiske systemet, hvordan atomer binder seg, og hvorfor visse grunnstoffer er mer reaktive enn andre.

Hva blir det neste?

Trenger du å friske opp din molekylære kjemi?Anmeldelse de forskjellige typene hydrater , hvordan elektronegativitet fungerer , og bruken (og begrensningene) til Bohr Atomic Model .

Tar du avansert kjemi og trenger hjelp?Vi har studieveiledninger for AP Chem og IB Chemistry, samt en generell Regents Chemistry-anmeldelse for New York-elever på videregående skole.

Dyppe tåen inn i biokjemiens fantastiske verden?Lær om de seks typene enzymer og den kjemiske sammensetningen av nukleotider.