Атомный объем, как он меняется в периодической таблице и примерах

атомный объем является относительным значением, которое указывает на соотношение между молярной массой элемента и его плотностью. Таким образом, этот объем зависит от плотности элемента, а плотность зависит, в свою очередь, от фазы и от расположения атомов в этом.

Таким образом, атомный объем для элемента Z не такой же, как в другой фазе, отличной от той, которая проявляется при комнатной температуре (жидкость, твердое вещество или газ), или когда он входит в состав определенных соединений. Таким образом, атомный объем Z в соединении ZA отличается от атомного объема Z в соединении ZB.

Почему? Чтобы понять это, необходимо сравнить атомы, например, с мрамором. Мрамор, как и голубоватый цвет превосходного изображения, очень хорошо определил свою материальную границу, что наблюдается благодаря его блестящей поверхности. Напротив, граница атомов диффузная, хотя их можно считать дистанционно сферическими.

Таким образом, то, что определяет точку за атомной границей, это нулевая вероятность нахождения электрона, и эта точка может быть дальше или ближе к ядру в зависимости от того, сколько соседних атомов взаимодействуют вокруг рассматриваемого атома..

индекс

• 1 Атомный объем и радиус
• 2 Дополнительная формула
• 3 Как меняется атомный объем в периодической таблице?
  • 3.1 Атомные объемы переходных металлов
• 4 примера
  • 4.1 Пример 1
  • 4.2 Пример 2
• 5 ссылок

Атомный объем и радиус

Взаимодействуя два атома H в молекуле H₂, определяется положение их ядер, а также расстояния между ними (межъядерные расстояния). Если оба атома являются сферическими, радиус - это расстояние между ядром и диффузной границей:

На верхнем изображении видно, как уменьшается вероятность обнаружения электрона при его удалении от ядра. Разделив межъядерное расстояние между двумя, получим атомный радиус. Далее, предполагая сферическую геометрию для атомов, мы используем формулу для расчета объема сферы:

V = (4/3) (Pi) r³

В этом выражении r атомный радиус, определенный для молекулы H₂. Значение V, рассчитанное этим неточным методом, может измениться, если, например, оно считалось H₂ в жидком или металлическом состоянии. Однако этот метод очень неточный, потому что формы атомов находятся далеко от идеальной сферы в их взаимодействиях..

Чтобы определить атомные объемы в твердых телах, многие переменные, касающиеся расположения, приняты во внимание, и они получены с помощью рентгеноструктурных исследований..

Дополнительная формула

Молярная масса выражает количество вещества, которое имеет один моль атомов химического элемента.

Единицы измерения г / моль. С другой стороны, плотность - это объем, занимающий один грамм элемента: г / мл. Поскольку единицы измерения атомного объема - мл / моль, вам нужно поиграть с переменными, чтобы достичь желаемых единиц:

(г / моль) (мл / г) = мл / моль

Или что то же самое:

(Молярная масса) (1 / D) = V

(Молярная масса / D) = V

Таким образом, объем одного моля атомов элемента может быть легко вычислен; в то время как по формуле сферического объема вычисляется объем отдельного атома. Чтобы достичь этого значения с первого раза, необходимо преобразование по номеру Авогадро (6,02 · 10).^-23).

Как атомный объем изменяется в периодической таблице?

Если атомы считаются сферическими, то их изменение будет таким же, как наблюдается в атомных радиусах. На верхнем изображении, которое показывает репрезентативные элементы, показано, что справа налево атомы карликовые; вместо этого сверху вниз они становятся более объемными.

Это потому, что в тот же период ядро ​​включает в себя протоны при движении вправо. Эти протоны оказывают силу притяжения на внешние электроны, которые ощущают эффективный заряд ядра Z_эфф, меньше, чем фактический заряд ядра Z.

Электроны внутренних слоев отталкивают электроны внешнего слоя, уменьшая влияние ядра на них; Это известно как эффект экрана. В тот же период экранному эффекту не удается противодействовать увеличению количества протонов, поэтому электроны во внутреннем слое не препятствуют сжатию атомов.

Однако, спускаясь в группу, включаются новые энергетические уровни, которые позволяют электронам вращаться дальше от ядра. Кроме того, увеличивается число электронов во внутреннем слое, экранирующие эффекты которых начинают уменьшаться, если ядро ​​снова добавляет протоны.

По этим причинам можно видеть, что группа 1А имеет самые объемные атомы, в отличие от маленьких атомов группы 8А (или 18), среди благородных газов..

Атомные объемы переходных металлов

Атомы переходных металлов включают электроны на внутренние орбитали d. Это увеличение эффекта экрана и, как и реального заряда ядра Z, почти одинаково аннулируется, так что их атомы сохраняют свой одинаковый размер в тот же период.

Другими словами: в один период переходные металлы имеют одинаковые атомные объемы. Тем не менее, эти небольшие различия чрезвычайно важны при определении металлических кристаллов (как если бы они были металлическими шариками).

примеров

Для расчета атомного объема элемента доступны две математические формулы, каждая из которых имеет соответствующие примеры..

Пример 1

С учетом атомного радиуса водорода -37 пм (1 пикометр = 10^-12м) - и цезия -265 пм - рассчитать его атомные объемы.

Используя формулу сферического объема, мы тогда имеем:

В_H= (4/3) (3,14) (37 часов вечера)³= 212,07 вечера³

В_Cs= (4/3) (3,14) (265 вечера)³= 77912297,67 вечера³

Однако эти объемы, выраженные в пирометрах, непомерны, поэтому они преобразуются в единицы ангстремов, умножая их на коэффициент пересчета (1Å / 100pm)³:

(212.07 вечера³) (1Å / 100 вечера)³= 2,1207 × 10^-4 ų

(77912297,67 вечера³) (1Å / 100 вечера)³= 77 912 ų

Таким образом, различия в размере между небольшим атомом H и громоздким атомом Cs остаются численно очевидными. Следует иметь в виду, что эти расчеты являются лишь приближениями к утверждению, что атом является полностью сферическим, который блуждает перед лицом реальности..

Пример 2

Плотность чистого золота составляет 19,32 г / мл, а его молярная масса составляет 196,97 г / моль. Применение формулы M / D для расчета объема одного моля атомов золота имеет следующий вид:

В_Au= (196,97 г / моль) / (19,32 г / мл) = 10,19 мл / моль

То есть этот 1 моль атомов золота занимает 10,19 мл, но какой объем конкретно занимает атом золота? И как выразить это в единицах вечера?³? Для этого просто примените следующие коэффициенты пересчета:

(10,19 мл / моль) · (моль / 6,02 · 10)^-23 атомы) · (1 м / 100 см)³· (13:00 / 10^-12м)³= 16,92 · 10⁶ вечера³

С другой стороны, атомный радиус золота составляет 166 часов. Если вы сравните оба объема - тот, который был получен предыдущим методом, и тот, который рассчитан по формуле сферического объема - вы обнаружите, что они не имеют одинаковое значение:

В_Au= (4/3) (3,14) (166 вечера)³= 19,15 · 10⁶ вечера³

Какой из двух наиболее близок к принятому значению? Тот, который наиболее близок к экспериментальным результатам, полученным методом рентгеновской дифракции кристаллической структуры золота.

ссылки

1. Хельменстин, Анна Мари, доктор философии (09 декабря 2017 г.). Определение атомного объема. Получено 6 июня 2018 г.
2. Mayfair, Эндрю. (13 марта 2018 г.). Как рассчитать объем атома. sciencing. Получено 6 июня 2018 г. с сайта sciencing.com
3. Wiki Kids Ltd. (2018). Кривые атомного объема Лотара Мейера. Получено 6 июня 2018 г. с сайта wonderwhizkids.com
4. Lumen. Периодические тренды: атомный радиус. Получено 6 июня 2018 г. с сайта: courses.lumenlearning.com
5. Камило Дж. Дерпич. Объем и атомная плотность. Получено 6 июня 2018 г. с сайта es-puraquimica.weebly.com
6. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning, стр. 222-224.
7. Фонд СК-12. (22 февраля 2010 г.) Сравнительные атомные размеры. [Рисунок]. Получено 6 июня 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org.
8. Фонд СК-12. (22 февраля 2010 г.). Атомный радиус Н₂. [Рисунок]. Получено 6 июня 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org.