Атом радиусы элементтердің периодтық қасиеті ретінде

Атом радиусы - периодтық кестеде үнемі өзгеріп отыратын элементтердің периодтық қасиеттерінің бірі. Атом радиусының ауытқуларын түсіну элементтердің физикалық және химиялық қасиеттерін және олардың қосылыстардағы мінез-құлқын болжау үшін өте маңызды. Бұл мақалада атом радиусы ұғымы, оның периодтық кестеде қалай өзгеретіні және бұл өзгерістердің неліктен болатыны талқыланады.

Атом радиусын түсіну

Атом радиусы - бейтарап атомдағы ядродан ең сыртқы электронға дейінгі қашықтық. Дегенмен, электрондар нақты шекаралары жоқ ықтималдықтар бұлтында болатындықтан, атом радиусын дәл анықтау қиын болуы мүмкін. Атом радиусын өлшеу үшін бірнеше тәсіл қолданылады:

1. Ковалентті радиус: Ковалентті байланысқан екі атомның ядролары арасындағы қашықтықтан өлшенеді. Бұл радиус металл емес элементтер үшін қолданылады.
2. Иондық радиус: Иондық кристалдарда катион ядролары мен көршілес аниондар арасындағы қашықтықтың жартысы ретінде өлшенеді.
3. Металл радиусы: Металл кристалында көршілес металл атом ядролары арасындағы қашықтықтың жартысына тең өлшенеді.
4. Ван-дер-Ваальс радиусы: Ван-дер-Ваальстың әлсіз күштері арқылы әрекеттесетін атом ядролары арасындағы қашықтықтан өлшенеді.

Периодтық жүйедегі атом радиусының өзгеру заңдылықтары

Атом радиустары периодтық кестеде периодтар бойынша (көлденең қатарлар) да, топтар бойынша да (тік бағандар) тұрақты өзгеріс үлгісін көрсетеді.

Кезең ішіндегі өзгерістер

Периодтық кестеде солдан оңға қарай жылжыған сайын атом радиустары азаяды. Бұл бірнеше факторларға байланысты:

Сондай-ақ оқыңыз Пластик туралы талқылау сұрағының мысалы

1. Ядро зарядының артуы: Период бойымен қозғалған сайын ядродағы протондар саны артады, бұл тиімді ядро зарядын арттырады. Бұл электрондарды ядроға жақындатады.
2. Тұрақты электрон қабықшалары: Электрондар саны артқанымен, олар сол қабықшадағы орбитальдарды толтырады. Ядролық зарядтың артуының тартымды әсері электрондар арасындағы тебуден үлкен, сондықтан атом радиусы азаяды.

Мысал:
– Литий (Li): Атомдық нөмірі 3, атом радиусы 152 пм.
– Бериллий (Be): Атомдық нөмірі 4, атом радиусы 112 пм.
– Бор (B): Атомдық нөмірі 5, атом радиусы 85 пм.

Сыныптардағы өзгерістер

Топ бойынша төмен қарай жылжыған сайын атом радиустары артады. Бұған әсер ететін факторлар:

1. Электрондық қабықты қосу: Төменгі топтағы әрбір элементтің үстіндегі элементке қарағанда бір электрондық қабығы артық. Қабықтың осылай қосылуы ядро мен ең сыртқы электрон арасындағы қашықтықты арттырады.
2. Қорғаныс әсері: Тереңірек қабықшалардағы электрондар ядродан тартылудың бір бөлігін бейтараптандырады, сондықтан ең сыртқы электрондар ядроға жақын қабықшалардағы электрондар сияқты күшті тартылмайды.

Мысал:
– Литий (Li): Атомдық нөмірі 3, атом радиусы 152 пм.
– Натрий (Na): Атомдық нөмірі 11, атом радиусы 186 пм.
– Калий (K): Атомдық нөмірі 19, атом радиусы 227 пм.

Сондай-ақ оқыңыз Тұз гидролизі

Неліктен бұл өзгеріс болды?

Периодтық кестедегі атом радиусының өзгерістерін химиядағы негізгі ұғымдармен, мысалы, тиімді ядролық заряд, экран эффектісі және электрон қабықшаларын қосу арқылы түсіндіруге болады.

Тиімді негізгі жүктеме

Тиімді ядролық заряд - ішкі электрондардың экрандау әсерін ескергеннен кейінгі ядроның ең сыртқы электрондарға таза тартылуы. Формула:

\[ Z_{\text{eff}} = Z – S \]

Мұндағы \(Z\) - атомдық нөмір (протондар саны), ал \(S\) - ішкі қабықтағы электрондар саны. \(Z_{\text{eff}}\) артқан сайын, ең сыртқы электрондардың тартылыс күші де артады, бұл атом радиусының азаюына әкеледі.

Қорғаныс әсері

Тереңірек қабықшалардағы электрондар ядроның сыртқы электрондарға тартылуының бір бөлігін қорғайды немесе бейтараптандырады. Электрон қабықшалары неғұрлым көп болса, бұл қорғаныш әсері соғұрлым күшті болады, бұл сыртқы электрондардың әлсіз байланысына және атом радиусының артуына әкеледі.

Электрон қабығын қосу

Периодтық кестеде әрбір топ төмен түскен сайын жаңа электрондық қабат қосылады. Бұл жаңа қабат ең сыртқы электрондарды ядродан алыстатып, атом радиусын арттырады.

Атом радиусының өзгеруінің әсері

Атом радиусының өзгеруі элементтердің химиялық және физикалық қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді.

Иондану энергиясы

Иондану энергиясы - газ фазасындағы бейтарап атомнан электронды алып тастау үшін қажетті энергия. Атом радиусы неғұрлым кіші болса, ядроның ең сыртқы электронға тартылуы соғұрлым күшті болады, осылайша иондану энергиясы артады. Керісінше, атом радиусы үлкен болған сайын иондану энергиясы төмендейді.

Сондай-ақ оқыңыз Полимерлену реакциясы

Электрондық аффинитет

Электрондық аффинділік - газ фазасындағы бейтарап атомға электрон қосылған кездегі энергияның өзгеруі. Атомдық радиустары кіші элементтер ядроның жаңа электронға күштірек тартылуына байланысты жоғары электрондық аффинділікке ие болады.

Электртерістік

Электртерістік – атомның химиялық байланыстағы электрондарды тарту қабілеті. Радиустары кішірек және тиімді ядролық зарядтары үлкенірек атомдардың электртерістігі жоғарырақ болады.

Физикалық қасиеттер

Атом радиусы тығыздық, балқу температурасы және қайнау температурасы сияқты физикалық қасиеттерге де әсер етеді. Мысалы, үлкен атомдық радиустары бар сілтілік металдардың атомдық радиустары кішірек өтпелі металдарға қарағанда балқу және қайнау температуралары төмен болады.

Қорытынды

Атом радиусы - әртүрлі химиялық реакциялар мен физикалық процестердегі элементтердің мінез-құлқын түсіну үшін маңызды периодтық қасиеттердің бірі. Периодтық кестедегі атом радиусының өзгеру үлгісі тиімді ядролық зарядтың, скринингтік әсерлердің және электрон қабықтарының қосылуының өзгерістерін көрсетеді. Атом радиусын түсіну ғалымдарға элементтердің химиялық және физикалық қасиеттерін, сондай-ақ олардың реактивтілігі мен қосылыстар түзуге бейімділігін болжауға мүмкіндік береді. Осылайша, атом радиусын зерттеу ғаламдағы материяның негізгі құрылымы мен қасиеттері туралы терең түсінік береді.