Атомният обем как се променя в периодичната таблица и примери

на атомния обем е относителна стойност, която показва връзката между моларната маса на елемента и неговата плътност. Така, този обем зависи от плътността на елемента, а плътността на свой ред зависи от фазата и от начина, по който са подредени атомите в него..

Така че атомният обем за елемент Z не е същият в друга фаза, различна от тази, която показва при стайна температура (течност, твърдо вещество или газ), или когато е част от някои съединения. Така, атомният обем на Z в съединение ZA е различен от този на Z в съединение ZB.

Защо? За да го разберем, е необходимо да сравним атомите с, например, мрамори. Мраморите, подобно на синкавите на превъзходния образ, много добре са дефинирали материалната си граница, която се наблюдава благодарение на блестящата му повърхност. За разлика от това границата на атомите е дифузна, въпреки че те могат да се считат за дистанционно сферични.

Така, това, което определя точка отвъд атомната граница, е нулевата вероятност за намиране на електрон, и тази точка може да бъде по-далеч или по-близо до ядрото в зависимост от това колко съседни атома взаимодействат около разглеждания атом..

индекс

• 1 Атомният обем и радиус
• 2 Допълнителна формула
• 3 Как се променя атомният обем в периодичната таблица?
  • 3.1 Атомни обеми на преходни метали
• 4 Примери
  • 4.1 Пример 1
  • 4.2 Пример 2
• 5 Препратки

Атомният обем и радиус

Чрез взаимодействие на два атома Н в молекулата Н₂, определят се позициите на техните ядра, както и разстоянията между тях (междуядерни разстояния). Ако двата атома са сферични, радиусът е разстоянието между ядрото и дифузната граница:

В горното изображение може да се види как намалява вероятността за намиране на електрон при отдръпване от ядрото. Разделяйки междуядреното разстояние между две, се получава атомният радиус. След това, приемайки сферична геометрия за атомите, използваме формулата, за да изчислим обема на сферата:

V = (4/3) (Pi) r³

В този израз r е атомният радиус, определен за молекулата Н₂. Стойността на V, изчислена с този неточен метод, може да се промени, ако например се счита H₂ в течно или метално състояние. Този метод обаче е много неточен, тъй като формите на атомите са далеч от идеалната сфера в техните взаимодействия.

За да се определят атомните обеми в твърдите вещества, се вземат предвид много променливи по отношение на подреждането и те се получават чрез рентгенови дифракционни изследвания..

Допълнителна формула

Моларната маса изразява количеството вещество, което има един мол атоми на химичен елемент.

Неговите единици са g / mol. От друга страна, плътността е обемът, който заема един грам от елемента: g / mL. Тъй като единиците на атомния обем са ml / mol, трябва да играете с променливите, за да достигнете до желаните единици:

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

Или какво е същото:

(Моларна маса) (1 / D) = V

(Моларна маса / D) = V

По този начин, обемът на един мол от атоми на елемент може лесно да се изчисли; докато с формулата на сферичния обем се изчислява обемът на отделния атом. За да се достигне тази стойност от първата, е необходимо преобразуване чрез номера на Авогадро (6.02 · 10).^-23).

Как се променя атомният обем в периодичната таблица?

Ако атомите се считат за сферични, тогава тяхната вариация ще бъде същата като наблюдаваната в атомните радиуси. В горното изображение, което показва представителните елементи, е илюстрирано, че от дясно на ляво атомите са джуджета; вместо това от горе до долу те стават по-обемни.

Това е така, защото в същия период ядрото включва протони, докато се движи надясно. Тези протони проявяват привлекателна сила върху външните електрони, които усещат ефективен ядрен заряд Z_EFF, по-малко от действителния ядрен заряд Z.

Електроните на вътрешните слоеве отблъскват тези на външния слой, намалявайки ефекта на ядрото върху тях; Това е известно като ефект на екрана. В същия период ефектът на екрана не успява да противодейства на увеличаването на броя на протоните, така че електроните във вътрешния слой не пречат на свиването на атомите..

Обаче, слизайки в група, се активират нови енергийни нива, които позволяват на електроните да се движат по-далеч от ядрото. Също така, броят на електроните във вътрешния слой се увеличава, чиито ефекти на екраниране започват да се намаляват, ако ядрото добави отново протони..

Поради тези причини може да се види, че група 1А има най-обемни атоми, за разлика от малките атоми от група 8А (или 18), като тези на благородните газове..

Атомни обеми на преходни метали

Атомите на преходните метали включват електрони във вътрешните орбитали d. Това увеличение на ситовия ефект и, както и на реалния ядрен заряд Z, се отменят почти еднакво, така че техните атоми запазват сходния си размер в същия период..

С други думи: в един период преходните метали имат сходни атомни обеми. Тези малки разлики обаче са изключително важни при определянето на металните кристали (като че ли са метални мрамори)..

Примери

На разположение са две математически формули за изчисляване на атомния обем на елемента, всеки от които със съответните му примери.

Пример 1

Като се има предвид атомния радиус на водорода -37 pm (1 пикометър = 10^-12m) - и цезият -265 pm-, се изчисляват неговите атомни обеми.

Използвайки формулата на сферичния обем, ние имаме:

V_Н= (4/3) (3.14) (37 ч.)³= 212.07 pm³

V_Cs= (4/3) (3.14) (265 ч.)³= 77912297,67 pm³

Обаче тези обеми, изразени в пирометри, са прекомерни, така че те се трансформират в единици ангстрем, като ги умножават с коефициента на преобразуване (1Å / 100pm).³:

(212.07 ч³) (1Å / 100pm)³= 2.1207 × 10^-4 ų

(77912297,67 ч³) (1Å / 100pm)³= 77,912 А³

Така разликите в размера между малкия атом на Н и обемния атом на Сс остават числено очевидни. Трябва да се има предвид, че тези изчисления са само приближения при твърдението, че атомът е напълно сферичен, който се скита в лицето на реалността..

Пример 2

Плътността на чистото злато е 19.32 g / mL и моларната му маса е 196.97 g / mol. Прилагането на формулата M / D за изчисляване на обема на един мол атоми от злато има следното:

V_Au(196.97 g / mol) / (19.32 g / mL) = 10.19 mL / mol

Това означава, че 1 мол златни атоми заемат 10.19 мл, но какъв обем специфично заема един златен атом? И как да го изразя в единици pm³? За това просто трябва да приложите следните коефициенти на преобразуване:

(10.19 mL / mol) · (mol / 6.02 · 10)^-23 атоми) · (1 m / 100 cm)³· (13:00 / 10^-12т)³= 16,92-10⁶ ч³

От друга страна, атомният радиус на златото е 166 pm. Ако сравните и двата тома - този, получен по предишния метод, и този, изчислен с формулата на сферичния обем - ще откриете, че те нямат еднаква стойност:

V_Au= (4/3) (3.14) (166 ч.)³= 19.15 · 10⁶ ч³

Кое от двете е най-близо до приетата стойност? Този, който е най-близо до експерименталните резултати, получени чрез рентгенова дифракция на кристалната структура на златото.

препратки

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (09 декември 2017 г.). Определение на атомния обем. Възстановен на 6 юни 2018 г. от: thoughtco.com
2. Мейфеър, Андрю. (13 март, 2018 г.). Как да изчислим обема на атома. sciencing. Възстановен на 6 юни 2018 г. от: sciencing.com
3. Wiki Kids Ltd. (2018). Атомна крива на Lothar Meyer. Възстановен на 6 юни 2018 г. от: wonderwhizkids.com
4. Lumen. Периодични тенденции: атомният радиус. Възстановен на 6 юни 2018 г. от: courses.lumenlearning.com
5. Camilo J. Derpich. Обем и атомна плътност. Възстановен на 6 юни 2018 г. от: es-puraquimica.weebly.com
6. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, стр. 222-224.
7. Фондация CK-12. (22 февруари 2010 г.). Сравнителни атомни размери. [Фигура]. Възстановен на 6 юни 2018 г. от: commons.wikimedia.org
8. Фондация CK-12. (22 февруари 2010 г.). Атомният радиус на Н₂. [Фигура]. Възстановен на 6 юни 2018 г. от: commons.wikimedia.org