العربيةAR⌄
نصف القطر الذري
نصف القطر الذري ليس سطحًا صلبًا يمكن قياسه مباشرة؛ فالسحابة الإلكترونية تتناقص تدريجيًا ولا تنتهي عند حد حاد. لذلك تستخدم الكيمياء تعريفات تشغيلية مختلفة، وتفسر الاتجاهات الدورية بتوازن الشحنة النووية الفعالة والحجب وعدد الأغلفة المشغولة.
ما المقصود بحجم الذرة
تُستنتج أنصاف الأقطار من مسافات بين النوى أو من نماذج للكثافة الإلكترونية. يجب مقارنة قيم مأخوذة بالتعريف نفسه وإلا بدت فروق غير فيزيائية.
نصف القطر التساهمي
يُستخرج غالبًا من نصف المسافة بين نواتين مرتبطتين تساهميًا. تتغير المسافة مع رتبة الرابطة والقطبية والتهجين، لذا هو مقياس بنيوي لا ثابت مطلق.
نصف القطر الفلزي
في الفلزات يُشتق الحجم من مسافات الجيران في الشبكة البلورية. يؤثر عدد التناسق والبنية البلورية في القيمة المستنتجة.
نصف قطر فان دير فالس
يصف تماس ذرتين غير مرتبطتين تساهميًا ويكون عادة أكبر من نصف القطر التساهمي. يفيد في التعبئة والخواص بين الجزيئية.
الاتجاه الدوري الأساسي
عبر الدورة تزداد الشحنة النووية بينما يضاف الإلكترون غالبًا إلى الغلاف الرئيس نفسه؛ والحجب داخل الغلاف غير كامل، لذلك يزداد Z_eff وتميل السحابة إلى الانكماش.
عبر الدورة
من Na إلى Cl ينخفض الحجم عمومًا لأن النواة تجذب إلكترونات التكافؤ بقوة أكبر في الغلاف نفسه.
نزولًا في المجموعة
إضافة غلاف رئيس جديد تزيد المسافة والحجب، لذلك يزداد الحجم عادة نزولًا حتى مع زيادة عدد البروتونات.
الاتجاه ليس سهمًا مطلقًا
اختلاف تعريف نصف القطر وحالة الترابط قد يغير ترتيب عنصرين متقاربين. الاتجاه أداة تفسير لا بديل عن البيانات التجريبية.
لماذا تظهر استثناءات مهمة
في عناصر d وf لا تتغير الأحجام بسلاسة نموذجية لأن المدارات الداخلية تحجب بدرجات مختلفة.
تغير d أبطأ
إضافة إلكترونات d ترافق زيادة Z، فتتعادل جزئيًا آثار الجذب والحجب ويصبح تغير الحجم عبر الفلزات الانتقالية أقل حدة.
انكماش اللانثانيدات
إلكترونات 4f ضعيفة الحجب نسبيًا، ولذلك يزداد الجذب الفعال عبر السلسلة وتنكمش الأنصاف؛ وهذا يفسر تقارب Zr وHf.
طول الرابطة ليس جمع كرتين
جمع نصفين تساهميين يعطي تقديرًا أوليًا، لكن الروابط المتعددة والقطبية والبيئة تغير المسافة الفعلية.
للعنصر أكثر من نصف قطر مفيد
يمكن أن يملك العنصر قيمًا تساهمية وفلزية وفان دير فالس مختلفة، لأن كل قيمة تجيب عن سؤال تجريبي مختلف.
غيّر n وZ_eff لرؤية مؤشر نوعي n²/Z_eff للحجم، لا نصف قطر جدوليًا.
القياس والارتباط بخصائص أخرى
تعطي حيودات الأشعة السينية أو النيوترونات مسافات بين النوى، ومن نموذج بنيوي متسق تُستخرج الأنصاف. ويرتبط الحجم غالبًا بطاقة التأين والكهرسالبية عبر الأسباب نفسها.
البيانات البنيوية أصل القيم. الأرقام الجدولية ليست صورًا مباشرة للسحابة الإلكترونية؛ إنها معاملات مستنتجة من مواد وروابط محددة.
الحجم وطاقة التأين. السحابة الأصغر غالبًا تمسك إلكترونات التكافؤ بقوة أكبر، لكن الارتباط ليس قانونًا مستقلاً لأن ترتيب المدارات والحجب يؤثران أيضًا.
الحجم والكهرسالبية. في سلاسل متشابهة، قصر المسافة وزيادة الجذب الفعال يساعدان على تفسير ارتفاع الكهرسالبية، مع بقاء البيئة الكيميائية مهمة.
تمارين محلولة
استخدم الآلية الفيزيائية أو قواعد المحاسبة قبل تطبيق الاختصار.
Na أم Cl
Na أم Cl
الحل: في الدورة الثالثة يكون Cl أصغر عمومًا لأن Z_eff أعلى في الغلاف الرئيس نفسه.
Li أم K
Li أم K
الحل: يمتلك K أغلفة مشغولة إضافية وحجبًا أكبر، لذلك نصف قطره أكبر بكثير.
جدولان مختلفان
جدولان مختلفان
الحل: لا تقارن نصف قطر فان دير فالس من جدول بنصف قطر تساهمي من آخر قبل توحيد التعريف والبيئة.