Atomski volumen Kako se mijenja u periodnom sustavu i primjerima



atomski volumen je relativna vrijednost koja ukazuje na odnos između molarne mase elementa i njegove gustoće. Dakle, ovaj volumen ovisi o gustoći elementa, a gustoća zavisi, opet, od faze i od načina na koji su atomi raspoređeni unutar toga..

Dakle, atomski volumen Z elementa nije isti u drugoj fazi koja se razlikuje od one koja pokazuje na sobnoj temperaturi (tekući, kruti ili plin), ili kada je dio određenih spojeva. Prema tome, atomski volumen Z u spoju ZA je različit od onog Z u spoju ZB.

Zašto? Da bi ga razumjeli, potrebno je usporediti atome s, primjerice, mramorima. Klikovi, poput plavičastih boja superiorne slike, vrlo dobro su definirali svoju materijalnu granicu, koja se promatra zahvaljujući svojoj sjajnoj površini. Nasuprot tome, granica atoma je difuzna, iako se može smatrati udaljenom kuglastom.

Dakle, ono što određuje točku izvan granice atoma je nulta vjerojatnost pronalaženja elektrona, a ta točka može biti dalje ili bliže jezgri ovisno o tome koliko susjednih atoma interagira oko razmatranog atoma..

indeks

  • 1 Atomski volumen i radijus
  • 2 Dodatna formula
  • 3 Kako se atomski volumen razlikuje u periodnom sustavu?
    • 3.1 Atomske količine prijelaznih metala
  • 4 Primjeri
    • 4.1 Primjer 1
    • 4.2 Primjer 2
  • 5 Reference

Atomski volumen i radijus

Interakcijom dva H-atoma u H molekuli2, definiraju se položaji njihovih jezgri, kao i udaljenosti između njih (internuklearne udaljenosti). Ako su oba atoma sferična, radijus je udaljenost između jezgre i difuzne granice:

U gornjoj se slici vidi kako se vjerojatnost pronalaženja elektrona smanjuje kako se udaljava od jezgre. Podjelom internuklearnog razmaka između dva, dobiva se atomski polumjer. Zatim, pretpostavljajući sferičnu geometriju atoma, koristimo formulu za izračunavanje volumena kugle:

V = (4/3) (Pi) r3

U ovom izrazu r je atomski radijus određen za H molekulu2. Vrijednost V izračunata ovom nepreciznom metodom može se promijeniti ako se, na primjer, smatra H2 u tekućem ili metalnom stanju. Međutim, ova metoda je vrlo netočna jer su oblici atoma u svojim interakcijama daleko od idealne sfere.

Da bi se odredile atomske volumene u čvrstim tvarima, uzimaju se u obzir mnoge varijable koje se odnose na raspored, a dobivene su rendgenskim difrakcijskim studijama..

Dodatna formula

Molarna masa izražava količinu tvari koja ima jedan mol atoma kemijskog elementa.

Njegove jedinice su g / mol. S druge strane, gustoća je volumen koji zauzima jedan gram elementa: g / mL. Budući da su jedinice atomskog volumena ml / mol, morate se igrati s varijablama da biste došli do željenih jedinica:

(g / mol) (mL / g) = mL / mol

Ili što je isto:

(Molarna masa) (1 / D) = V

(Molarna masa / D) = V

Tako se lako može izračunati volumen jednog mola atoma nekog elementa; dok se za formulu sfernog volumena izračunava volumen pojedinačnog atoma. Da bi se postigla ta vrijednost od prve, nužna je konverzija kroz Avogadrov broj (6.02 · 10).-23).

Kako se atomski volumen razlikuje u periodnom sustavu?

Ako se atomi smatraju sferičnim, tada će njihova varijacija biti ista kao i promatrana u atomskim radijusima. U gornjoj slici, koja prikazuje reprezentativne elemente, ilustrira se da su s desne strane lijevi atomi patuljci; umjesto toga, od vrha do dna postaju sve voluminozniji.

To je zato što u istom razdoblju jezgra uključuje protone dok se kreće udesno. Ovi protoni ispoljavaju privlačnu silu na vanjske elektrone, koji osjećaju učinkovit nuklearni naboj ZeFF, manje od stvarnog nuklearnog naboja Z.

Elektroni unutarnjih slojeva odbijaju one vanjskog sloja, smanjujući učinak jezgre na njih; To je poznato kao efekt zaslona. U istom razdoblju učinak zaslona ne uspijeva se suprotstaviti povećanju broja protona, pa elektroni u unutarnjem sloju ne sprječavaju kontrakciju atoma..

Međutim, spuštanjem u skupinu omogućavaju se nove razine energije, koje omogućuju elektronima da orbitiraju dalje od jezgre. Također, povećava se broj elektrona u unutarnjem sloju, čiji se efekti zaštite smanjuju ako jezgra ponovno doda protone..

Iz tih razloga može se vidjeti da skupina 1A ima najviše voluminoznih atoma, za razliku od malih atoma skupine 8A (ili 18), da su plemeniti plinovi.

Atomske količine prijelaznih metala

Atomi prijelaznih metala uključuju elektrone u unutarnje orbite d. To povećanje efekta ekrana i, kao i stvarnog nuklearnog naboja Z, poništavaju se gotovo jednako, tako da njihovi atomi zadržavaju svoju sličnu veličinu u istom razdoblju.

Drugim riječima: u jednom razdoblju prijelazni metali pokazuju slične atomske volumene. Međutim, ove male razlike su iznimno značajne pri definiranju metalnih kristala (kao da su metalni klikeri).

Primjeri

Dostupne su dvije matematičke formule za izračunavanje atomskog volumena elementa, od kojih svaka ima odgovarajuće primjere.

Primjer 1

S obzirom na atomski radijus vodika -37 pm (1 picometar = 10-12m) - i cezij -265 pm- izračunajte njegove atomske volumene.

Koristeći formulu sfernog volumena, tada imamo:

VH= (4/3) (3.14) (37 h)3= 212,07 pm3

Vcs= (4/3) (3.14) (265 sati)3= 77912297,67 pm3

Međutim, ti volumeni izraženi u pirometrima su prekomjerni, pa se pretvaraju u jedinice angstroma, pomnožavajući ih s konverzijskim faktorom (1 / 100pm).3:

(212.07 pm3) (1Å / 100pm)3= 2.1207 × 10-4 A3

(77912297,67 sati3) (1Å / 100pm)3= 77,912 A3

Dakle, razlike u veličini između malog atoma H i glomaznog atoma Cs ostaju brojčano vidljive. Treba imati na umu da su ti proračuni samo aproksimacije pod tvrdnjom da je atom potpuno kuglast, što luta u lice stvarnosti.

Primjer 2

Gustoća čistog zlata iznosi 19,32 g / ml, a molarna masa iznosi 196,97 g / mol. Primjena formule M / D za izračunavanje volumena jednog mola atoma zlata ima sljedeće:

Vau= 196,97 g / mol) / (19,32 g / mL) = 10,19 mL / mol

To jest, da 1 mol zlatnih atoma zauzima 10.19 mL, ali koji volumen specifično zauzima atom zlata? I kako to izraziti u jedinicama pm3? Za to jednostavno primijenite sljedeće faktore pretvorbe:

(10.19 mL / mol) · (mol / 6.02 · 10)-23 atoma) · (1 m / 100 cm)3· (13:00 / 10-12m)3= 16,92-106 pm3

S druge strane, atomski radijus zlata je 166 pm. Ako usporedite oba volumena - onu dobivenu prethodnom metodom i onu izračunatu pomoću formule sfernog volumena - uočit ćete da nemaju istu vrijednost:

Vau= (4/3) (3.14) (166 sati)3= 19,15 · 106 pm3

Koja je od ta dva najbliža prihvaćenoj vrijednosti? Ona koja je najbliža eksperimentalnim rezultatima dobivenim rendgenskom difrakcijom kristalne strukture zlata.

reference

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (9. prosinca 2017.). Definicija atomske glasnoće. Preuzeto 6. lipnja 2018., s adrese: thoughtco.com
  2. Mayfair, Andrew. (13. ožujka 2018.). Kako izračunati volumen atoma. sciencing. Preuzeto 6. lipnja 2018. iz: sciencing.com
  3. Wiki Kids doo (2018). Lothar Meyer Atomic Volume Curves. Preuzeto 6. lipnja 2018., s adrese: wonderwhizkids.com
  4. Lumen. Periodni trendovi: atomski radijus. Preuzeto 6. lipnja 2018., sa: courses.lumenlearning.com
  5. Camilo J. Derpich. Volumen i atomska gustoća. Preuzeto 6. lipnja 2018., s adrese: es-puraquimica.weebly.com
  6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija. (8. izdanje). CENGAGE Learning, str. 222-224.
  7. Temelj CK-12. (22. veljače 2010.) Usporedne veličine atoma. [Slika]. Preuzeto 6. lipnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org
  8. Temelj CK-12. (22. veljače 2010.). Atomski radijus H2. [Slika]. Preuzeto 6. lipnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org