Mini-kurzus
Atomsugár
Az atomsugár nem egyetlen közvetlenül mérhető kemény határ. Több műveleti definíció létezik, és a periódusos változást a magtöltés, árnyékolás és a betöltött héjak száma együtt magyarázza.
Mit jelent egy atom sugara?
Az elektronfelhőnek nincs éles, kemény határa, ezért az atomsugár műveleti definíció. Az érték attól függ, milyen kísérleti távolságból és milyen kötési modellben származtatjuk.
Kovalens sugár
Kovalens kötések magtávolságából származtatjuk. Kötéshossz becslésére hasznos, de a kötésrend, polaritás és kémiai környezet módosítja a távolságot.
Fémes sugár
Fémrácsok szomszédos atommagjai közti távolságból adódik. A kristályszerkezet és koordináció a mérési definíció része.
van der Waals-sugár
Nem kovalensen kötött atomok közeli érintkezését írja le. Általában nagyobb a kovalens sugárnál, és csomagolási, gyenge kölcsönhatási problémáknál hasznos.
A fő periódusos trend
Egy perióduson belül a vegyértékelektronok ugyanabba a főhéjba kerülnek, miközben nő a magtöltés. Az azonos héjon lévő elektronok árnyékolása nem teljes, ezért a hatásos magtöltés nő és a felhő általában összehúzódik.
Egy perióduson belül
Na-tól Cl felé a sugár általában csökken a növekvő Z_eff miatt. A pontos szám definíciófüggő, de a mechanizmus a főcsoportban jól követhető.
Egy csoportban lefelé
Minden új periódus új betöltött héjat ad. A külső elektron távolabb van és erősebben árnyékolt, ezért lefelé többnyire nő a sugár.
Miért nem tökéletes egyetlen nyíl?
A periódusos trendek fizikai mechanizmusok, nem geometriai szabályok kivétel nélkül.
A d-blokk lassú változása
Átmenetifémeknél a d-elektronok árnyékolása és a növekvő magtöltés együtt hat, ezért a sugár sokszor lassabban változik, mint a p-blokkban.
Lantanidakontrakció
A 4f-elektronok viszonylag gyengén árnyékolnak. A lantanidák során nő a hatásos vonzás és csökken a sugár; emiatt Zr és Hf mérete meglepően hasonló.
A kötéshossz nem két merev sugár összege
Kovalens sugarak összege jó első becslés, de többszörös kötések gyakran rövidebbek, és a hibridizáció, polaritás, környezet is számít.
Egy elemnek több hasznos sugara lehet
Ugyanannak az elemnek más kovalens, fémes és van der Waals-sugara van. Táblázatok csak azonos definíció és összevethető környezet mellett hasonlíthatók.
A sugarakat szerkezeti adatokból nyerjük
Röntgen-, neutron- vagy elektrondiffrakció magtávolságokat ad. Ezekből következetes szerkezeti modell segítségével származtatjuk a sugarakat.
Kapcsolat más tulajdonságokkal
A kisebb atom gyakran erősebben tartja a vegyértékelektront, ezért nagyobb ionizációs energiával és elektronegativitással korrelál. A sugár azonban nem önálló oka ezeknek: mindegyiket a magtöltés, árnyékolás és elektronhéjak közös fizikája alakítja.
Szemléltető modell: az n²/Z_eff index megmutatja, hogy nagyobb héj növeli, nagyobb hatásos vonzás csökkenti a méretet. Ez nem táblázatos atomsugár.
Megoldott feladatok
A mechanizmust használd, ne csak a periódusos nyilakat.
Na vagy Cl
Na vagy Cl
Megoldás: A 3. periódusban Cl magtöltése nagyobb ugyanazon főhéj mellett; az árnyékolás nem kompenzál teljesen, ezért Cl kisebb.
Li vagy K
Li vagy K
Megoldás: K-nak egy betöltött héjjal többje és nagyobb árnyékolása van, ezért jóval nagyobb Li-nél.
Két sugártáblázat
Két sugártáblázat
Megoldás: Ne hasonlíts közvetlenül van der Waals-sugarat kovalens sugárral. Előbb azonosítsd a definíciót és a szerkezeti környezetet.