Atómradíus

Atóm hefur ekki harða ytri brún, þannig að radíus þess verður að skilgreina út frá mælanlegum fjarlægðum milli atóma. Mismunandi skilgreiningar gefa því mismunandi tölugildi. Almenn lotubundin þróun ræðst af samkeppni milli nýrra rafeindahvela, skermunar og vaxandi virkrar kjarnahleðslu.

Merking og helsta lotubundna þróunin

Atóm hefur enga skarpa brún

Rafeindaþéttleikinn minnkar smám saman með fjarlægð frá kjarnanum og endar ekki á rúmfræðilegu yfirborði. Atómradíus er því aðgerðabundin skilgreining sem er leidd af ákveðnum gerðum milliatómafjarlægða.

samgildur½ tengjalengdmálmradíusleiddur af kristalnábýlivan der Waalssnerting án tengis
Radíus fer eftir skilgreiningu. Samgildir, málm- og van der Waals-radíusar eru leiddir af ólíkum milliatómafjarlægðum.

Yfir lotu dregst gildisrafeindaskýið inn

Frá vinstri til hægri eykst fjöldi róteinda en gildisrafeindir fylla að mestu sama aðalhvel. Skermun eykst ekki jafn hratt og kjarnahleðslan, þannig að virk aðdráttarkraftur eykst og radíus minnkar yfirleitt.

Niður flokk ræður nýtt hvel yfirleitt mestu

Þegar farið er niður flokk bætist við nýtt aðalhvel. Gildisrafeindir eru fjær kjarnanum og fleiri innri rafeindir skerma þær. Því eykst radíus yfirleitt þrátt fyrir meiri kjarnahleðslu.

stærri atómradíusminnistærri
Almenn þróun er að radíusar stækka niður og til vinstri. Yfir lotu dregur vaxandi virk kjarnahleðsla sama hvel inn; niður flokk ræður nýtt hvel oft mestu.

Þar sem einfalda þróunin verður flóknari

d-blokkin breytist hægar

Í hliðarmálmum fara nýjar rafeindir í (n−1)d-svigrúm á meðan ytra ns-hvel er áfram til staðar. d-rafeindir skerma hluta aukinnar kjarnahleðslu, svo radíusar breytast oft aðeins hóflega yfir hliðarmálmaröð.

Lantaníðasamdrátturinn nær út fyrir f-blokkina

4f-rafeindir skerma illa. Yfir lantaníðin eykst virk kjarnatogun og rafeindaskýið dregst saman. Þess vegna eru Hf og Zr óvenju lík að stærð þrátt fyrir að Hf sé einni lotu neðar.

Hvernig atómradíusar eru skilgreindir og mældir

Tengjalengd er ekki bara summa tveggja fastra kúlna

Samgildir radíusar nýtast til að áætla margar tengjalengdir, en atóm ber ekki einn óbreytanlegan radíus milli efnasambanda. Tengjastig, svigrúmablöndun, oxunarstig og efnaumhverfi geta breytt fjarlægð milli kjarna.

Tengjastig

Tvítengi og þrítengi eru yfirleitt styttri en samsvarandi eintengi vegna þess að meiri rafeindaþéttleiki safnast milli kjarnanna. Sama radíusgildi á því ekki við um allar tengigerðir.

Efnaumhverfi

Tengifélagar, hleðsla og samhæfingarumhverfi breyta rafeindaþéttleika. Taflugildi eru dæmigerð líkön en ekki algildir rúmfræðilegir fastar.

Sama frumefni getur haft fleiri en einn gagnlegan radíus

Kolefni er gott dæmi: C–C, C=C og C≡C hafa mismunandi tengjalengdir. Það er því nákvæmara að tilgreina hvaða radíusskilgreining og hvaða tengiumhverfi er verið að nota.

Radíus tengir saman lotubundna eiginleika en ræður þeim ekki einn

Minni radíus tengist oft sterkari kjarnatogun á gildisrafeindir og getur því fylgt hærri jónunarorku og meiri rafneikvæðni. En enginn þessara eiginleika ræðst aðeins af radíus; rafeindabygging, skermun og orka undirhvela skipta einnig máli.

Samanburður verður að nota sömu radíusskilgreiningu. Van der Waals-radíus eins atóms og samgildur radíus annars eru ekki beinlínis sambærileg mæligildi.

Æfingar

Na eða Cl

Hvort atómið er yfirleitt stærra í sömu lotu, Na eða Cl?

Lausn

Na. Bæði hafa gildisrafeindir í n = 3 en Cl hefur meiri virka kjarnahleðslu og dregur hvelið sterkar saman.

Li eða K

Hvort hefur stærri atómradíus, Li eða K?

Lausn

K, því það hefur fleiri setin aðalhvel og gildisrafeindirnar eru lengra frá kjarnanum.

Tvær töflur

Af hverju geta tvær áreiðanlegar töflur gefið mismunandi radíus fyrir sama frumefni?

Lausn

Þær geta notað ólíkar skilgreiningar, til dæmis samgildan, málm- eða van der Waals-radíus, og ólík byggingargögn.