הבנת מגמות רדיוס אטומי: 2 עקרונות המפתח

feature_atomicradius

זקוק למידע על מגמות ברדיוס אטומי? מהי המגמה לרדיוס אטומי? במדריך זה, נסביר בבירור מגמות ברדיוס אטומי וכיצד הן פועלות. כמו כן, נדון בחריגים למגמות וכיצד תוכל להשתמש במידע זה כחלק מהבנה רחבה יותר של כימיה.

לפני שנצלול למגמות ברדיוס אטומי, בואו נסקור כמה מונחים בסיסיים. אטום הוא יחידה בסיסית של יסוד כימי, כגון מימן, הליום, אשלגן וכו'. רדיוס הוא המרחק בין מרכז העצם לקצהו החיצוני.

רדיוס אטומי הוא חצי מהמרחק בין הגרעינים של שני אטומים. רדיוסים אטומיים נמדדים בפיקומטרים (פיקומטר אחד שווה לטריליון המטר). למימן (H) הרדיוס הממוצע האטומי הקטן ביותר בסביבות 25 אחה'צ, בעוד לצסיום (Cs) יש את הרדיוס הממוצע הגדול ביותר בסביבות 260 אחה'צ.

מהן מגמות הרדיוס האטומי? מה גורם להם?

ישנן שתי מגמות רדיוס אטומי עיקריות. מגמת רדיוס אטומי אחת מתרחשת כאשר אתה עובר משמאל לימין על פני הטבלה המחזורית (נע בתוך תקופה), והמגמה השנייה מתרחשת כאשר אתה נע מהחלק העליון של הטבלה המחזורית למטה (נע בתוך קבוצה). להלן טבלה מחזורית עם חיצים המראה כיצד רדיוסים אטומיים משתנים כדי לעזור לך להבין ולהמחיש כל מגמת רדיוס אטומי. בסוף סעיף זה תרשים עם הרדיוס האטומי האמפירי המשוער עבור כל יסוד.

pte

מגמת רדיוס אטומי 1: ירידה ברדיוס אטומי משמאל לימין לאורך תקופה

המגמה המחזורית הראשונה של הרדיוס האטומי היא זו גודל האטום פוחת ככל שאתה עובר משמאל לימין לאורך תקופה. בתוך תקופה של יסודות, כל אלקטרון חדש מתווסף לאותה קליפה. כאשר מוסיפים אלקטרון, מתווסף לגרעין גם פרוטון חדש, המעניק לגרעין מטען חיובי חזק יותר ומשיכה גרעינית גדולה יותר.

המשמעות היא שככל שמתווספים יותר פרוטונים, הגרעין מקבל מטען חיובי חזק יותר, ואז מושך את האלקטרונים חזק יותר ומושך אותם קרוב יותר לגרעין האטום. האלקטרונים הנמשכים קרוב יותר לגרעין הופכים את רדיוס האטום לקטן יותר.

execvp

השוואת פחמן (C) עם מספר אטומי של 6 ופלואור (F) עם מספר אטומי של 9, אנו יכולים לדעת כי בהתבסס על מגמות רדיוס אטומי, לאטום פחמן יהיה רדיוס גדול יותר מאטום פלואור מכיוון ששלושת הפרוטונים הנוספים שיש לפלואור ימשכו את האלקטרונים שלו קרוב יותר לגרעין ויכווץ את רדיוס הפלואור. וזה נכון; לפחמן יש רדיוס אטומי ממוצע של בערך 70 אחה'צ בעוד שלפלואור הוא בערך 50 אחר הצהריים.

מגמת רדיוס אטומי 2: רדיוס אטומי גדל ככל שאתה מטה קבוצה

המגמה המחזורית השנייה ברדיוס האטומי היא זו הרדיוסים האטומיים גדלים ככל שאתה נע כלפי מטה בקבוצה בטבלה המחזורית. עבור כל קבוצה שאתה עובר למטה, האטום מקבל מעטפת אלקטרונים נוספת. כל קליפה חדשה רחוקה יותר מגרעין האטום, מה שמגדיל את רדיוס האטום.

בעוד שאתה עשוי לחשוב שאלקטרוני הערכיות (אלה שבקליפה החיצונית ביותר) יימשכו לגרעין, מיגון אלקטרונים מונע את זה. מיגון אלקטרוני מתייחס לירידה במשיכה בין אלקטרונים חיצוניים לגרעין של אטום בכל פעם שלאטום יש יותר מקליפת אלקטרונים אחת. לכן, בגלל מיגון אלקטרונים, האלקטרונים הערכיים אינם מתקרבים במיוחד למרכז האטום, ומכיוון שהם לא יכולים להתקרב כל כך, לאטום יש רדיוס גדול יותר.

כדוגמה, לאשלגן (K) יש רדיוס אטומי ממוצע גדול יותר (220 pm) מאשר לנתרן (Na) (180 pm). לאטום האשלגן יש מעטפת אלקטרונים נוספת בהשוואה לאטום הנתרן, כלומר האלקטרונים הערכיים שלו נמצאים רחוק יותר מהגרעין, מה שמעניק לאשלגן רדיוס אטומי גדול יותר.

רדיוס אטומי אמפירי

מספר אטומי	סֵמֶל	שם אלמנט	רדיוס אטומי אמפירי (pm)
1	ח	מֵימָן	25
2	הוא	הֶלִיוּם	לא יוצא לדייט
3	זֶה	לִיתִיוּם	145
4	לִהיוֹת	בריליום	105
5	ב	בּוֹר	85
6	ג	פַּחמָן	70
7	נ	חַנקָן	65
8	O	חַמצָן	60
9	ו	פלוּאוֹר	חמישים
10	כן	נֵאוֹן	לא יוצא לדייט
אחד עשר	כְּבָר	נתרן	180
12	Mg	מגנזיום	150
13	אל ה	אֲלוּמִינְיוּם	125
14	כֵּן	סִילִיקוֹן	110
חֲמֵשׁ עֶשׂרֵה	פ	זַרחָן	100
16	ס	גוֹפרִית	100
17	Cl	כְּלוֹר	100
18	עם	אַרגוֹן	לא יוצא לדייט
19	ק	אֶשׁלָגָן	220
עשרים	זֶה	סִידָן	180
עשרים ואחת	Sc	סקנדיום	160
22	שֶׁל	טִיטָן	140
23	IN	ונדיום	135
24	Cr	כְּרוֹם	140
25	Mn	מַנגָן	140
26	אֱמוּנָה	בַּרזֶל	140
27	שיתוף	קובלט	135
28	ב	ניקל	135
29	עם	נְחוֹשֶׁת	135
30	Zn	אָבָץ	135
31	כאן	גליום	130
32	Ge	גרמניום	125
33	כפי ש	אַרסָן	115
3. 4	הוא	סֵלֶנִיוּם	115
35	בר	בְּרוֹם	115
36	NOK	קריפטון	לא יוצא לדייט
37	Rb	רובידיום	235
38	האב	סטרונציום	200
39	ו	איטריום	180
40	Zr	זירקוניום	155
41	נ.ב	ניוביום	145
42	מו	מוליבדן	145
43	Tc	טכניום	135
44	Ru	רותניום	130
ארבע חמש	Rh	רודיום	135
46	Pd	פלדיום	140
47	בְּ	כסף	160
48	CD	קדמיום	155
49	ב	אינדיום	155
חמישים	Sn	לְהֶאֱמִין	145
51	סב	אַנטִימוֹן	145
52	ה	טלוריום	140
53	אני	יוֹד	140
54	אוטו	קסנון	לא יוצא לדייט
55	Cs	צזיום	260
56	לֹא	בריום	215
57	ה	לנתנום	195
58	זֶה	סריום	185
59	יחסי ציבור	פרזודימיום	185
60	Nd	ניאודימיום	185
61	אחר הצהריים	פרומתיום	185
62	Sm	סמריום	185
63	אירופה	אירופה	185
64	אלוקים	גדוליניום	180
65	שַׁחֶפֶת	טרביום	175
66	הָהֵן	דיספרוזיום	175
67	ל	הולמיום	175
68	האם	ארביום	175
69	טמ	תוליום	175
70	י.ב	איטרביום	175
71	לו	פריז	175
72	Hf	הפניום	155
73	מוּל	טנטלום	145
74	IN	ווֹלפרָם	135
75	מִחָדָשׁ	רניום	135
76	אתה	אוסמיום	130
77	ו	אירידיום	135
78	Pt	פְּלָטִינָה	135
79	בְּ	זהב	135
80	Hg	כַּספִּית	150
81	Tl	תליום	190
82	Pb	עוֹפֶרֶת	180
83	עם	בִּיסמוּט	160
84	לאחר	פולוניום	190
85	בְּ	אסטטין	לא יוצא לדייט
86	Rn	ראדון	לא יוצא לדייט
87	Fr	פרנסיום	לא יוצא לדייט
88	שמש	רַדִיוּם	215
89	ו	אקטיניום	195
90	Th	תוריום	180
91	נו	פרוטקטיניום	180
92	IN	אוּרָנִיוּם	175
93	לְמָשָׁל	נפטון	175
94	הָיָה יָכוֹל	פּלוּטוֹנִיוּם	175
95	אמ	אמריקיום	175
96	ס'מ	קוריום	לא יוצא לדייט
97	Bk	ברקליום	לא יוצא לדייט
98	ראה	קליפורניה	לא יוצא לדייט
99	האם	איינשטיין	לא יוצא לדייט
100	Fm	פרמיום	לא יוצא לדייט
101	Md	מנדלייב	לא יוצא לדייט
102	לא	אֲצִילִי	לא יוצא לדייט
103	Lr	לורנסיום	לא יוצא לדייט
104	Rf	Rutherfordium	לא יוצא לדייט
105	דב	דובניום	לא יוצא לדייט
106	סג	סיבורגיום	לא יוצא לדייט
107	Bh	בוהריום	לא יוצא לדייט
108	Hs	חסיום	לא יוצא לדייט
109	הר	מיטנריום	לא יוצא לדייט
110	ד.ס	דרמשטדיום	לא יוצא לדייט
111	Rg	רונטגניום	לא יוצא לדייט
112	Cn	קופרניקוס	לא יוצא לדייט
113	Nh	ניהוניום	לא יוצא לדייט
114	ב	פלרוביום	לא יוצא לדייט
115	מק	מוסקוביום	לא יוצא לדייט
116	Lv	ליברמוריום	לא יוצא לדייט
117	טס	טנסין	לא יוצא לדייט
118	ו	אוגנסון	לא יוצא לדייט

מָקוֹר: רכיבי אינטרנט

3 חריגים למגמות הרדיוס האטומי

שתי מגמות הרדיוס האטומי שדנו בהן לעיל נכונות לרוב הטבלה המחזורית של היסודות. עם זאת, ישנם כמה חריגים למגמות אלה.

יוצא דופן אחד הוא הגזים האצילים. ששת הגזים האצילים, בקבוצה 18 של הטבלה המחזורית, הם הליום (He), ניאון (Ne), ארגון (Ar), קריפטון (Kr), קסנון (Xe) ורדון (Rn). הגזים האצילים הם יוצאי דופן מכיוון שהם נקשרים בצורה שונה מאטומים אחרים, ואטומי גז אצילים לא מתקרבים זה לזה כשהם נקשרים. כי הרדיוס האטומי הוא חצי מהמרחק בין הגרעינים של שתיים אטומים, כמה אטומים אלה קרובים זה לזה משפיע על הרדיוס האטומי.

לכל אחד מהגזים האצילים קליפת האלקטרונים החיצונית ביותר שלו מלאה לחלוטין, כלומר אטומי גז אצילים מרובים מוחזקים יחד על ידי כוחות ואן דר ואלס ולא באמצעות קשרים. כוחות ואן דר ואלס אינם חזקים כמו קשרים קוולנטיים, כך ששני אטומים המחוברים על ידי כוחות ואן דר ואלס אינם מתקרבים זה לזה כמו שני אטומים המחוברים בקשר קוולנטי. זה אומר שהרדיוסים של הגזים האצילים יוערכו יתר על המידה אם ננסה למצוא את הרדיוסים האמפיריים שלהם, אז לאף אחד מהגזים האצילים אין רדיוס אמפירי ולכן אינו עוקב אחר מגמות הרדיוס האטומי.

להלן תרשים מאוד פשוט של ארבעה אטומים, כולם בערך באותו גודל. שני האטומים העליונים מחוברים בקשר קוולנטי, הגורם לחפיפה מסוימת בין האטומים. שני האטומים התחתונים הם אטומי גז אצילים, והם מחוברים על ידי כוחות ואן דר ואלס שאינם מאפשרים לאטומים להתקרב זה לזה. החצים האדומים מייצגים את המרחק בין הגרעינים. מחצית מהמרחק הזה שווה לרדיוס אטומי. כמו שאתה רואה, למרות שכל ארבעת האטומים הם בערך באותו גודל, רדיוס הגז האציל גדול בהרבה מהרדיוס של שאר האטומים. השוואת שני הרדיוסים תגרום לאטומי הגז האציל להיראות גדולים יותר, למרות שהם לא. הכללת רדיוסי גז אצילים ייתן לאנשים מושג לא מדויק עד כמה גדולים אטומי הגז האצילים. מכיוון שאטומי גז אצילים נקשרים בצורה שונה, לא ניתן להשוות את הרדיוסים שלהם לרדיוסים של אטומים אחרים, ולכן הם לא עוקבים אחר מגמות רדיוס אטומי.

אטומים

חריגים אחרים כוללים את סדרת lanthanide וסדרת actinide בתחתית הטבלה המחזורית. קבוצות היסודות הללו שונות מחלק גדול משאר הטבלה המחזורית ואינן עוקבות אחר מגמות רבות שהיסודות האחרים עושים. לאף אחת מהסדרות אין מגמת רדיוס אטומי ברורה.

גוף_כימיה

כיצד תוכל להשתמש במידע זה?

למרות שכנראה לא תצטרכו לדעת את הרדיוס האטומי של אלמנטים שונים בחיי היום יום שלכם, מידע זה עדיין יכול להיות מועיל אם אתם לומדים כימיה או תחום קשור אחר. ברגע שאתה מבין כל מגמה מרכזית של תקופת רדיוס אטומי, זה מקל על הבנת מידע אחר על היסודות.

לדוגמה, אתה יכול לזכור שגזים אצילים הם חריגים למגמות הרדיוס האטומי מכיוון שיש להם מעטפת אלקטרונים חיצונית מלאה. קליפות אלקטרונים חיצוניות אלו הופכות גם את הגזים האצילים לאינרטים ויציבים. היציבות הזו יכולה להיות שימושית. לדוגמה, בלונים בדרך כלל מלאים בהליום, לא במימן, מכיוון שהליום הרבה יותר יציב ולכן פחות דליק ובטוח יותר לשימוש.

יישור תמונה ב-CSS

אתה יכול גם להשתמש ברדיוסים אטומיים כדי להעריך עד כמה יסודות שונים יהיו תגובתיים. אטומים בעלי רדיוסים קטנים יותר מגיבים יותר מאטומים בעלי רדיוסים גדולים יותר. להלוגנים (בקבוצה 17) יש את הרדיוסים הממוצעים הקטנים ביותר בטבלה המחזורית. לפלואור יש את הרדיוס האטומי הקטן ביותר מבין ההלוגנים (מה שהגיוני בהתבסס על המגמות), וזה הופך אותו לתגובתי מאוד. רק הוספת פלואור למים תיצור להבות כשהפלואור הופך לגז.

תקציר: מגמות תקופתיות רדיוס אטומי

ישנן שתי מגמות רדיוס אטומי עיקריות. המגמה התקופתית הראשונה של הרדיוס האטומי היא שהרדיוסים האטומיים גדלים ככל שאתה נע כלפי מטה בקבוצה. זאת בשל מיגון אלקטרונים. כאשר מתווספת קליפה נוספת, האלקטרונים החדשים נמצאים רחוק יותר מגרעין האטום, מה שמגדיל את רדיוס האטום. המגמה המחזורית השנייה של רדיוס אטומי היא שגודל האטום פוחת בתנועה משמאל לימין לאורך תקופה מכיוון שהמטען החיובי החזק יותר של האטום בגלל שיש לו יותר פרוטונים מושך את האלקטרונים חזק יותר ומושך אותם קרוב יותר לגרעין, ומקטין את גודל האטום.

ישנם כמה יוצאי דופן למגמות אלה, בעיקר הגזים האצילים שאינם יוצרים קשרים כמו רוב האטומים האחרים, וסדרת הלנתנידים והאקטינידים. אתה יכול להשתמש במידע זה כדי להבין טוב יותר את הטבלה המחזורית, כיצד אטומים נקשרים ומדוע יסודות מסוימים מגיבים יותר מאחרים.

מה הלאה?

צריך לרענן את הכימיה המולקולרית שלך?סקירה סוגים שונים של הידרטים , כיצד פועלת האלקטרושליליות , והשימושים (וההגבלות) של המודל האטומי של בוהר.

לוקח כימיה מתקדמת וצריך עזרה?יש לנו מדריכי לימוד עבור AP Chem ו-IB Chemistry, כמו גם סקירה כללית של Regents Chemistry עבור תלמידי תיכון בניו יורק.

טובלת את הבוהן בעולם המופלא של הביוכימיה?למד על ששת סוגי האנזימים וההרכב הכימי של נוקלאוטידים.