Kimyasal elementlerin atomlarının bağıl boyutu

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Boyut, periyodik tabloda bulunan farklı elementleri oluşturan atomların önemli bir özelliğidir. Hidrojen ve helyumun kendilerini içeren kaplardan kaçma eğilimi veya belirli iyonların hücre duvarındaki bazı iyon kanallarından geçememesi gibi özelliklerinin birçoğunu anlamamızı sağlar.

Bununla birlikte, bir atomu, etrafında hareket eden daha da küçük elektronlardan oluşan bir bulutla çevrili çok yoğun ve küçük bir çekirdekten oluştuğunu düşündüğümüzde, bir atom söz konusu olduğunda “boyut” un ne anlama geldiğini anlamak zordur. Bunun nedeni, atomların neredeyse tamamen boşluktan oluşması ve boyutu, görebildiğimiz ve ellerimizle değiştirebildiğimiz katı cisimlerle ilişkili bir şey olarak anlamaya alışkınız.

Yukarıdakilerin ışığında, kimyasal elementlerin atomlarının göreli boyutunu açıklamak için , söz konusu boyutu kimyasal bakış açısından tanımlayarak başlamalıyız.

Atomların boyutunu görmenin birkaç yolu

Bir şeyin boyutunu tanımlamak, şeklini ve boyutlarını bilmekle başlar. Atomlar söz konusu olduğunda , bu kesinlikle doğru olmasa da, genellikle küre şeklinde olduklarını varsayarız. Ancak, bu şekilde varsaymak pratiktir.

Küreler olarak ele alındığında, atomların boyutları yarıçapları veya çapları ile belirlenir. Bir atomun yarıçapını düşündüğümüzde aklımıza gelen ilk şey, atomun merkezi veya çekirdeği ile elektron bulutunun dış kenarı arasındaki mesafedir. Sorun, elektron bulutunun keskin bir kenarı olmamasıdır (tıpkı bulutların keskin bir dış yüzeyi olmaması gibi).

Bu, yarıçapı tanımlamanın karmaşık ve biraz belirsiz olduğu anlamına gelir. Ayrıca, tek bir atomun yarıçapını ölçmenin pratik olarak imkansız olduğu anlamına da gelir. Bu nedenle, deneysel verilere dayanarak atomların yarıçaplarını belirlemek veya tahmin etmek için bazı yollar geliştirilmiştir.

Atomların büyüklüğünü ifade etmenin üç ana yolu vardır:

  • Atom yarıçapı veya metalik yarıçap.
  • Kovalent yarıçap .
  • İyon yarıçapı.

Üç kavram birbirinden farklıdır ve farklı durumlar için geçerlidir. Bu nedenle iki atomun büyüklüklerini birbiriyle doğrudan karşılaştırmak her zaman mümkün değildir. Ayrıca nötr atom ya da iyon olmasına göre de boyutları değişir. İkinci durumda, boyut da elektrik yükünün değerine ve işaretine bağlı olarak değişir.

Atom yarıçapı veya metalik yarıçap

Anlaşılması en basit kavram atom yarıçapıdır. Bir elementin atomik yarıçapı, saf elementin bir kristalindeki iki bitişik atom arasındaki ortalama mesafenin yarısı olarak tanımlanır. Bu uzaklık, X-ışınları kırınım teknikleri ile kolayca belirlenebilir.

Kimyasal elementlerin atomlarının bağıl boyutu

Atom yarıçapı kavramı, esas olarak, nötr metalin her bir atomunun yanındakiyle tamamen aynı olduğu kristal yapıları oluşturan tek element olan metaller için geçerlidir. Ametaller ise genellikle aynı tip katıları oluşturmazlar. Bu nedenle atom yarıçapına genellikle metalik yarıçap denir.

kovalent yarıçap

Soy gazlar dışında, çoğu metal olmayan saf halde ya ayrık moleküller ya da kapsamlı kovalent ağ yapılarına sahip katılar oluşturur. Örneğin, elemental oksijen iki atomlu oksijen moleküllerinden (O 2 ) oluşur , bu nedenle katı bir oksijen kristalinde, her moleküldeki kovalent olarak bağlanmış oksijen atomları birbirine bitişik moleküllerin atomlarından daha yakın olacaktır.

Öte yandan, en kararlı allotropu grafit olan karbon gibi durumlar, bir katman içindeki atomların birbirine kovalent olarak bağlandığı, bitişik katmanlardaki atomlara bağlı olmadığı katmanlı yapılar oluşturur.

Bu, yarıçapın iki bitişik çekirdek arasındaki mesafenin bir fonksiyonu olarak tanımlanmasını belirsiz hale getirir. Bu durumlarda boyut, birbirine kovalent olarak bağlı iki özdeş atom arasındaki mesafenin yarısı olarak tanımlanır. Bu yarıçapa kovalent yarıçap denir ve en yaygın olarak metal olmayan atomların boyutunu belirlemek için kullanılır .

Kimyasal elementlerin atomlarının bağıl boyutu

Öte yandan kovalent yarıçap, bir molekülün veya kovalent bir bileşiğin parçası olan atomlara bir yarıçap atamamıza izin verdiği için metalik yarıçaptan daha fazla uygulanabilirliği olan bir kavramdır. Ayrıca, bir atomun kovalent yarıçapını bilerek, ikisi arasında oluşan kovalent bağın uzunluğunu ölçerek diğerinin kovalent yarıçapını tahmin edebiliriz.

Genellikle, bir atomun kovalent yarıçapı, ilgili metalik yarıçapından biraz daha azdır.

iyonik yarıçap

Önceki bölümlerde bahsedilen iki atom boyutu ölçüsü yalnızca nötr atomlara veya kovalent moleküllerin parçası olan atomlara uygulanabilir. Bununla birlikte, belirgin şekilde farklı elektronegatifliklere sahip birçok element, elektron kazandıkları veya kaybettikleri iyonik bileşikler oluşturmak için birleşirler, böylece sırasıyla anyon veya katyon haline gelirler.

Bu durumlarda, iyonlarının boyutlarını, yani iyonik yarıçaplarını karşılaştırarak atomların göreli büyüklüğünü belirleyebiliriz.

Birbirine bağlı iki farklı iyonumuz olduğunda ve onları ayıran mesafeyi bildiğimizde, bu mesafenin iki iyon yarıçapının toplamı olacağını varsayarız. Bununla birlikte, bu mesafenin hangi fraksiyonunun belirli bir iyona karşılık geldiğini nasıl bilebiliriz? İki iyondan birinin yarıçapını belirlemek için diğerinin yarıçapının değerine ihtiyacımız olduğu açıktır. Bu, herhangi bir katyonun ve herhangi bir anyonun yalnızca yarıçapını belirlememiz gerektiği anlamına gelir.

Daha sonra katyonun yarıçapını istediğimiz başka herhangi bir anyonun yarıçapını belirlemek için kullanabiliriz, anyonun yarıçapını ise başka herhangi bir katyonun yarıçapını belirlemek için kullanabiliriz.

Bu ilk olarak, çok küçük bir katyon ve çok büyük bir anyondan oluşan iyonik bir bileşik olan lityum iyodür için kristalografik verilerden elde edildi.

Kimyasal elementlerin atomlarının bağıl boyutu

Bu bileşikte, kristal yapı, her bir anyonun diğer altı iyodür ile doğrudan temas halinde olduğu bir iyodür iyonları (I ) ağı tarafından oluşturulurken, oluşan boşluklarda lityum iyonları (Li + ) bulunur. iyodürler, bunların hepsiyle doğrudan temas halindedir. Böylece, iyodürün iyonik yarıçapı, iki bitişik iyot çekirdeği arasındaki mesafenin yarısı olarak belirlenebilirken, lityum ve iyot çekirdeği arasındaki mesafe, iyodürün iyonik yarıçapını çıkararak lityumun iyonik yarıçapını belirlemeyi mümkün kılar.

Atom yarıçapının periyodik eğilimi

Başta da belirttiğimiz gibi atom büyüklüğü maddenin periyodik bir özelliğidir. Yani, bir dönem boyunca ve bir grup arasında öngörülebilir bir şekilde değişir.

Periyot boyunca, hem atom yarıçapı hem de kovalent yarıçap soldan sağa doğru azalır. Aynı şey, aynı elektrik yüküne sahip iyonların iyonik yarıçaplarında da olur. Bu davranışın arkasındaki sebep, atom numarası arttıkça artan etkin nükleer yüktür.

Öte yandan, bir grup içinde bir periyottan diğerine geçerken (yani, bir grubun uzunluğu boyunca aşağı doğru hareket ederken), etkin nükleer yük de artar, ancak en dıştaki elektronlar (yani değerlik elektronları) elektronun içinde bulunur. artan enerji seviyelerinin kabukları. Bu, değerlik kabuklarının çekirdekten gittikçe daha uzakta olduğu anlamına gelir, bu nedenle atomun yarıçapı da artar.

İyon yarıçapının yük ile değişimi

Atomik, kovalent ve iyonik yarıçapların periyodik değişimine ek olarak, iyonik yarıçaplar da büyük ölçüde elektrik yüküne bağlıdır. Bir atomu bir anyona dönüştürmek ve negatif yükünü artırmak için bir atoma verilen her ek elektron , değerlik kabuğundaki elektronlar arasındaki elektrostatik itmeyi artırarak elektron bulutunun genişlemesine ve iyonik yarıçapın artmasına neden olur.

Katyonlarda bunun tersi olur. Bir atomdan koparılan her elektron, onu katyona dönüştürerek pozitif yükü artırır, elektronlar arasındaki itmeyi azaltır, etkin nükleer yükü artırır ve bu nedenle elektronlar çekirdeğe daha güçlü çekilir. Etki, artan pozitif yük ile iyonik yarıçapta bir azalmadır.

Örnek

Klorun oluşturabileceği farklı iyonların yarıçaplarını karşılaştırırsak, iyon yarıçaplarının sırası şöyle olacaktır:

Cl 7+ < Cl 5+ < Cl 3+ < Cl + < Cl < Cl

Referanslar

Bodner Araştırma Ağı. (son). Atomların Büyüklüğü . https://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch7/index.php

Fizik ve kimya. (2019, 15 Haziran). Atom ve iyon boyutları . Fizik ve kimya. https://lafisicayquimica.com/7-3-tamanos-de-atomos-e-iones/

Sokratik. (2016, 3 Ocak). Atom büyüklüğü nasıl ölçülür? Socratic.org. https://socratic.org/questions/how-is-atomic-size-measured

Çalış öğren. (2014, 14 Haziran). Atom Boyutu . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=HBIUnpU_vJA

Tome, C. (2020, 4 Şubat). Atomlar neden oldukları boyuttadır? Bilimsel Kültür Defteri. https://culturacientifica.com/2020/02/04/por-que-los-atomos-tienen-el-tamano-que-tienen/

-Reklamcılık-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.
Önceki İçerik
Sonraki İçerik

Artículos relacionados