Ատոմային շառավիղը որպես տարրերի պարբերական հատկություն
Ատոմային շառավիղը տարրերի պարբերական հատկություններից մեկն է, որը պարբերաբար փոփոխվում է պարբերական համակարգում: Ատոմային շառավղի տատանումների հասկացումը կարևոր է տարրերի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները և դրանց վարքագիծը միացություններում կանխատեսելու համար: Այս հոդվածում կքննարկվի ատոմային շառավղի հասկացությունը, թե ինչպես է այն փոխվում պարբերական համակարգում և ինչու են տեղի ունենում այդ փոփոխությունները:
Ատոմային շառավղի հասկացումը
Ատոմային շառավիղը չեզոք ատոմի միջուկից մինչև ամենահեռավոր էլեկտրոնն ընկած հեռավորությունն է։ Սակայն, քանի որ էլեկտրոնները գոյություն ունեն որոշակի սահմաններ չունեցող հավանականությունների ամպի մեջ, ատոմային շառավղի ճշգրիտ սահմանումը կարող է դժվար լինել։ Ատոմային շառավիղը չափելու համար օգտագործվում են մի քանի մոտեցումներ՝
1. Կովալենտային շառավիղ. Չափվում է երկու կովալենտորեն կապված ատոմների միջուկների միջև հեռավորությունից։ Այս շառավիղն օգտագործվում է ոչ մետաղական տարրերի համար։
2. Իոնային շառավիղ. իոնային բյուրեղներում չափվում է որպես հարևան կատիոնների և անիոնների միջուկների միջև եղած հեռավորության կեսը։
3. Մետաղական շառավիղ. Մետաղական բյուրեղում չափվում է հարակից մետաղական ատոմների միջուկների միջև հեռավորության կեսով։
4. Վան դեր Վալսի շառավիղ. Չափվում է թույլ վան դեր Վալսի ուժերի միջոցով փոխազդող ատոմային միջուկների միջև եղած հեռավորությունից։
Ատոմային շառավղի փոփոխությունների օրինաչափությունները պարբերական համակարգում
Ատոմային շառավիղները պարբերական աղյուսակում ցույց են տալիս փոփոխության կանոնավոր օրինաչափություն՝ թե՛ պարբերությունների (հորիզոնական շարքեր), թե՛ խմբերի (ուղղահայաց սյուներ) երկայնքով։
Փոփոխություններ ժամանակահատվածում
Երբ մենք պարբերական աղյուսակի որևէ պարբերության միջով ձախից աջ ենք շարժվում, ատոմային շառավիղները հակված են փոքրանալու։ Սա պայմանավորված է մի քանի գործոններով.
1. Միջուկային լիցքի աճ. Միջուկում պրոտոնների քանակը մեծանում է պարբերության միջով անցնելուն զուգընթաց, մեծացնելով միջուկային արդյունավետ լիցքը։ Սա էլեկտրոններին ավելի է մոտեցնում միջուկին։
2. Հաստատուն էլեկտրոնային թաղանթներ. Չնայած էլեկտրոնների թիվը մեծանում է, դրանք լրացնում են նույն թաղանթի օրբիտալները: Միջուկային լիցքի աճի ձգողական ազդեցությունը մեծ է էլեկտրոնների միջև վանողական ազդեցությունից, ուստի ատոմի շառավիղը փոքրանում է:
Contoh:
– Լիթիում (Li): Ատոմային թիվ 3, ատոմային շառավիղ 152 մկմ։
– Բերիլիում (Be): Ատոմային թիվ 4, ատոմային շառավիղ 112 պմ։
– Բոր (B): Ատոմային թիվ 5, ատոմային շառավիղ 85 մկմ։
Փոփոխություններ դասարաններում
Խմբով ներքև շարժվելիս ատոմային շառավիղները հակված են մեծանալու։ Դրան ազդող գործոններն են՝
1. Էլեկտրոնային թաղանթի գումարում. Ստորին խմբի յուրաքանչյուր տարր ունի մեկ էլեկտրոնային թաղանթ ավելի, քան իրենից վերև գտնվող տարրը։ Թաղանթի այս գումարումը մեծացնում է միջուկի և ամենահեռավոր էլեկտրոնի միջև հեռավորությունը։
2. Պաշտպանիչ էֆեկտ. Ավելի խորը թաղանթների էլեկտրոնները չեզոքացնում են միջուկի ձգողականության մի մասը, այնպես որ ամենահեռավոր էլեկտրոնները այնքան ուժեղ չեն ձգվում, որքան միջուկին ավելի մոտ գտնվող թաղանթների էլեկտրոնները։
Contoh:
– Լիթիում (Li): Ատոմային թիվ 3, ատոմային շառավիղ 152 մկմ։
– Նատրիում (Na): Ատոմային թիվ 11, ատոմային շառավիղ 186 պմ։
– Կալիում (K): Ատոմային թիվ 19, ատոմային շառավիղ 227 պմ։
Ինչո՞ւ տեղի ունեցավ այս փոփոխությունը։
Պարբերական աղյուսակում ատոմային շառավղի փոփոխությունները կարելի է բացատրել քիմիայի հիմնական հասկացություններով, ինչպիսիք են միջուկային արդյունավետ լիցքը, էկրանի էֆեկտը և էլեկտրոնային թաղանթների միացումը։
Արդյունավետ միջուկի բեռ
Արդյունավետ միջուկային լիցքը միջուկի արտաքին էլեկտրոնների վրա զուտ ձգողականության մեծությունն է՝ հաշվի առնելով ներքին էլեկտրոնների զտման էֆեկտը։ Բանաձևն է՝
\[ Z_{\ text{eff}} = Z – S \]
Որտեղ \(Z\)-ն ատոմային թիվն է (պրոտոնների քանակը), իսկ \(S\)-ը՝ ներքին թաղանթում էլեկտրոնների քանակը։ Z_{\text{eff}}\)-ի աճին զուգընթաց, արտաքին էլեկտրոնների ձգողականությունը նույնպես մեծանում է, ինչը հանգեցնում է ատոմի շառավղի նվազմանը։
Պաշտպանիչ ազդեցություն
Ավելի խորը թաղանթների էլեկտրոնները պաշտպանում կամ չեզոքացնում են միջուկի ձգողականության մի մասը արտաքին էլեկտրոնների վրա։ Որքան շատ էլեկտրոնային թաղանթներ կան, այնքան մեծ է այս պաշտպանիչ ազդեցությունը, ինչը հանգեցնում է արտաքին էլեկտրոնների ավելի թույլ կապվածությանը և ատոմի շառավղի մեծացմանը։
Էլեկտրոնային թաղանթի գումարում
Ամեն անգամ, երբ մենք պարբերական աղյուսակում մեկ խմբով ներքև ենք շարժվում, ավելացվում է նոր էլեկտրոնային շերտ։ Այս նոր շերտը ամենահեռավոր էլեկտրոնները տեղադրում է միջուկից ավելի հեռու՝ մեծացնելով ատոմի շառավիղը։
Ատոմային շառավղի փոփոխությունների ազդեցությունը
Ատոմային շառավղի փոփոխությունները զգալի ազդեցություն ունեն տարրերի քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների վրա։
Իոնացման էներգիա
Իոնացման էներգիան այն էներգիան է, որը պահանջվում է գազային փուլում գտնվող չեզոք ատոմից էլեկտրոնը հեռացնելու համար։ Որքան փոքր է ատոմի շառավիղը, այնքան ուժեղ է միջուկի ձգողականությունը արտաքին էլեկտրոնի նկատմամբ, այդպիսով մեծացնելով իոնացման էներգիան։ Եվ հակառակը, ավելի մեծ ատոմային շառավիղը հանգեցնում է ավելի ցածր իոնացման էներգիայի։
Էլեկտրոնային կապակցություն
Էլեկտրոնային կապակցությունը էներգիայի փոփոխությունն է, երբ էլեկտրոն է միանում գազային փուլում գտնվող չեզոք ատոմին։ Փոքր ատոմային շառավղով տարրերը հակված են ունենալ ավելի բարձր էլեկտրոնային կապակցություններ՝ նոր էլեկտրոնի նկատմամբ միջուկի ավելի ուժեղ ձգողության պատճառով։
Էլեկտրաբացասականություն
Էլեկտրաբացասականությունը ատոմի ունակությունն է էլեկտրոններ ձգելու քիմիական կապի մեջ։ Ավելի փոքր շառավղով և ավելի մեծ արդյունավետ միջուկային լիցքերով ատոմները հակված են ունենալ ավելի բարձր էլեկտրոբացասականություն։
Ֆիզիկական հատկություններ
Ատոմային շառավիղը նաև ազդում է ֆիզիկական հատկությունների վրա, ինչպիսիք են խտությունը, հալման ջերմաստիճանը և եռման ջերմաստիճանը։ Օրինակ, մեծ ատոմային շառավիղներով ալկալիական մետաղները հակված են ունենալ ավելի ցածր հալման և եռման ջերմաստիճաններ, քան փոքր ատոմային շառավիղներով անցումային մետաղները։
Եզրակացություն
Ատոմային շառավիղը պարբերական հատկություններից մեկն է, որը կարևոր է տարրերի վարքագիծը տարբեր քիմիական ռեակցիաներում և ֆիզիկական պրոցեսներում հասկանալու համար: Պարբերական աղյուսակում ատոմային շառավղի փոփոխությունների օրինաչափությունը արտացոլում է միջուկային արդյունավետ լիցքի, զտման էֆեկտների և էլեկտրոնային թաղանթների ավելացման փոփոխությունները: Ատոմային շառավղի հասկացողությունը թույլ է տալիս գիտնականներին կանխատեսել տարրերի քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները, ինչպես նաև դրանց ռեակտիվությունը և միացություններ առաջացնելու հակումը: Այսպիսով, ատոմային շառավղի ուսումնասիրությունը խորը պատկերացում է տալիս տիեզերքում նյութի հիմնարար կառուցվածքի և հատկությունների մասին:
