รัศมีของอะตอมเป็นเท่าใด รัศมีอะตอม: คืออะไรและจะทราบได้อย่างไร

การหารัศมีอะตอมก็มีปัญหาบางประการเช่นกันประการแรก อะตอมไม่ใช่ทรงกลมที่มีพื้นผิวและรัศมีที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด โปรดจำไว้ว่าอะตอมคือนิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยเมฆอิเล็กตรอน ความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนที่มีระยะห่างจากนิวเคลียสจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงค่าสูงสุดที่แน่นอน จากนั้นจึงค่อยๆ ลดลง แต่จะเท่ากับศูนย์เฉพาะที่ระยะห่างที่กว้างใหญ่อย่างไม่สิ้นสุดเท่านั้น ประการที่สอง หากเรายังคงเลือกเงื่อนไขบางประการในการกำหนดรัศมี รัศมีดังกล่าวก็ยังไม่สามารถวัดได้ด้วยการทดลอง

การทดลองทำให้สามารถกำหนดได้เฉพาะระยะทางระหว่างนิวเคลียร์ กล่าวคือ ความยาวพันธะ (และแม้กระทั่งกับการจองบางอย่างไว้ในคำอธิบายของรูปที่ 2.21) ในการตรวจสอบ จะใช้การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์หรือวิธีการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน (ตามการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน) รัศมีของอะตอมจะถือว่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ที่เล็กที่สุดระหว่างอะตอมที่เหมือนกัน

รัศมีฟาน เดอร์ วาลส์. สำหรับอะตอมที่ไม่มีพันธะ ครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ที่เล็กที่สุดเรียกว่ารัศมีแวนเดอร์วาลส์ คำจำกัดความนี้แสดงไว้ในรูปที่ 2.22.

ข้าว. 2.21. ความยาวลิงค์. เนื่องจากโมเลกุลมีการสั่นสะเทือนอยู่ตลอดเวลา ระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์หรือความยาวพันธะจึงไม่มีค่าคงที่ รูปนี้แสดงให้เห็นการสั่นสะเทือนเชิงเส้นของโมเลกุลไดอะตอมมิกอย่างง่ายในเชิงแผนผัง การสั่นสะเทือนทำให้ไม่สามารถกำหนดความยาวของพันธะเพียงแค่ระยะห่างระหว่างศูนย์กลางของอะตอมสองอะตอมที่ถูกพันธะ คำจำกัดความที่ชัดเจนยิ่งขึ้นมีลักษณะดังนี้: ความยาวพันธะคือระยะห่างระหว่างอะตอมที่ถูกพันธะ ซึ่งวัดระหว่างจุดศูนย์กลางมวลของสองอะตอม และสอดคล้องกับพลังงานพันธะขั้นต่ำ พลังงานขั้นต่ำจะแสดงบนเส้นโค้งมอร์ส (ดูรูปที่ 2.1)

ตารางที่ 2.6. ความหนาแน่นของการแบ่งส่วนคาร์บอนและซัลเฟอร์ ตารางที่ 2.7 ความยาวพันธะคาร์บอน-คาร์บอน

รัศมีโควาเลนต์รัศมีโควาเลนต์ถูกกำหนดให้เป็นครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ (ความยาวพันธะ) ระหว่างอะตอมที่เหมือนกันสองอะตอมที่ถูกพันธะซึ่งกันและกันด้วยพันธะโควาเลนต์(รูปที่ 2.22, ข). ตัวอย่างเช่น ลองใช้โมเลกุลคลอรีน Cl2 ที่มีความยาวพันธะ 0.1988 นาโนเมตร รัศมีโควาเลนต์ของคลอรีนจะถือว่าอยู่ที่ 0.0944 นาโนเมตร

เมื่อทราบรัศมีโควาเลนต์ของอะตอมของธาตุหนึ่ง เราสามารถคำนวณรัศมีโควาเลนต์ของอะตอมของธาตุอื่นได้ ตัวอย่างเช่น ค่าที่สร้างขึ้นจากการทดลองของความยาวพันธะ C-Cl ใน CH3Cl คือ 0.1767 นาโนเมตร เมื่อลบรัศมีโควาเลนต์ของคลอรีน (0.0994 นาโนเมตร) ออกจากค่านี้ เราจะพบว่ารัศมีโควาเลนต์ของคาร์บอนเท่ากับ 0.0773 นาโนเมตร วิธีการคำนวณนี้อิงตามหลักการบวก ซึ่งรัศมีอะตอมเป็นไปตามกฎการบวกอย่างง่าย ดังนั้นความยาวพันธะ C-Cl คือผลรวมของรัศมีโควาเลนต์ของคาร์บอนและคลอรีน หลักการของการบวกใช้เฉพาะกับพันธะโควาเลนต์อย่างง่ายเท่านั้น พันธะโควาเลนต์สองเท่าและสามนั้นสั้นกว่า (ตารางที่ 2.7)

ความยาวเรียบง่าย พันธะโควาเลนต์ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมในโมเลกุลด้วย เช่น ความยาว พันธบัตร C-Hแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.1070 นาโนเมตรที่อะตอมคาร์บอนที่มีไตรแทนถึง 0.115 นาโนเมตรในสารประกอบ CH3CN

รัศมีโลหะ รัศมีโลหะจะถือว่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ระหว่างไอออนที่อยู่ใกล้เคียง ตาข่ายคริสตัลโลหะ (รูปที่ 2.22, c) คำว่ารัศมีอะตอมมักจะหมายถึงรัศมีโควาเลนต์ของอะตอมขององค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ และคำว่ารัศมีโลหะหมายถึงอะตอมขององค์ประกอบโลหะ

รัศมีไอออนิก รัศมีไอออนิกเป็นหนึ่งในสองส่วนของระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ระหว่างไอออนอะตอมเดี่ยว (อย่างง่าย) ที่อยู่ติดกันในสารประกอบไอออนิกแบบผลึก (เกลือ)การกำหนดรัศมีไอออนิกยังเกี่ยวข้องกับปัญหาที่สำคัญเช่นกัน เนื่องจากระยะทางระหว่างไอออนิกถูกวัดโดยการทดลอง ไม่ใช่รัศมีไอออนิกเอง ระยะห่างระหว่างไอออนิกขึ้นอยู่กับการอัดแน่นของไอออนในโครงตาข่ายคริสตัล บนรูป 2.23 แสดงวิธีการบรรจุไอออนในโครงตาข่ายที่เป็นไปได้สามวิธี น่าเสียดายที่ระยะทางระหว่างไอออนิกที่วัดได้จากการทดลอง

ข้าว. 2.23. รัศมีไอออนิก, c-แอนไอออนสัมผัสกัน แต่แคตไอออนไม่ได้สัมผัสกับแอนไอออน b-ไอออนบวกสัมผัสกับแอนไอออน แต่แอนไอออนไม่ได้สัมผัสกัน ในการจัดเรียงไอออนที่ยอมรับอย่างมีเงื่อนไข โดยแคตไอออนสัมผัสกับแอนไอออนและแอนไอออนสัมผัสกัน ระยะทาง a ถูกกำหนดโดยการทดลอง มันถูกถ่ายเป็นสองเท่าของรัศมีของไอออน ทำให้สามารถคำนวณระยะอินเทอร์ไอออน b ซึ่งเป็นผลรวมของรัศมีประจุลบและไอออนบวกได้ เมื่อทราบระยะอินเทอร์ออน b เราสามารถคำนวณรัศมีของแคตไอออนได้

ไม่อนุญาตให้เราตัดสินว่าวิธีบรรจุภัณฑ์แบบใดในสามวิธีนี้ที่ดำเนินการจริงในแต่ละกรณี ปัญหาคือการหาสัดส่วนที่ควรแบ่งระยะห่างระหว่างไอออนออกเป็นสองส่วนที่สอดคล้องกับรัศมีของไอออนทั้งสอง หรืออีกนัยหนึ่ง เพื่อตัดสินใจว่าไอออนตัวหนึ่งสิ้นสุดที่ใดและอีกไอออนเริ่มต้นที่ใด ดังที่แสดงไว้ เช่น ในรูป 2.12 แผนที่ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของเกลือไม่อนุญาตให้แก้ไขปัญหานี้เช่นกัน เพื่อเอาชนะความยากลำบากนี้ โดยทั่วไปจะสันนิษฐานว่า: 1) ระยะห่างระหว่างไอออนคือผลรวมของรัศมีไอออนิกสองรัศมี 2) ไอออนนั้นเป็นทรงกลม และ 3) ทรงกลมที่อยู่ใกล้เคียงสัมผัสกัน สมมติฐานสุดท้ายสอดคล้องกับวิธีการบรรจุไอออนที่แสดงในรูปที่ 1 2.23e. หากทราบรัศมีไอออนิกรัศมีรัศมีไอออนิกอื่นสามารถคำนวณตามหลักการบวกได้

การจับคู่รัศมี หลากหลายชนิด. ในตาราง. 2.8 แสดงค่ารัศมีประเภทต่างๆ ของธาตุ 3 ตัวของคาบที่ 3 ง่ายที่จะเห็นว่าค่าที่ใหญ่ที่สุดเป็นของรัศมีประจุลบและแวนเดอร์วาลส์บนรูป 11.9 เปรียบเทียบขนาดของไอออนและอะตอมของธาตุทั้งหมดในคาบที่ 3 ยกเว้นอาร์กอน ขนาดของอะตอมถูกกำหนดโดยรัศมีโควาเลนต์ ควรสังเกตว่าแคตไอออนมีขนาดเล็กกว่าอะตอม และแอนไอออนมีขนาดใหญ่กว่าอะตอมของธาตุเดียวกัน สำหรับแต่ละองค์ประกอบของรัศมีทุกประเภท ค่าที่น้อยที่สุดจะเป็นของรัศมีประจุบวกเสมอ

ตารางที่ 2.8. การเปรียบเทียบรัศมีอะตอมประเภทต่างๆ

นิยามการทดลองมีวิธีการทดลองที่หลากหลายเพื่อกำหนดรูปร่างของโมเลกุลเชิงเดี่ยวและไอออนหลายอะตอมมิก หรือความยาวของพันธะและมุมของพันธะ (มุมระหว่างพันธะ) ซึ่งรวมถึงไมโครเวฟสเปกโทรสโกปี ตลอดจนวิธีการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์) นิวตรอน (นิวตรอน) หรืออิเล็กตรอน (อิเล็กตรอน) บทถัดไปให้รายละเอียดวิธีการกำหนดโครงสร้างผลึกโดยใช้การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ อย่างไรก็ตาม ในการกำหนดรูปร่างของโมเลกุลอย่างง่ายในเฟสก๊าซ มักใช้การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน (วิธีในการศึกษาการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน) วิธีนี้ขึ้นอยู่กับการใช้คุณสมบัติคลื่นของอิเล็กตรอน ลำแสงอิเล็กตรอนถูกส่งผ่านตัวอย่างก๊าซที่อยู่ระหว่างการตรวจสอบ โมเลกุลของก๊าซกระจายอิเล็กตรอนและผลลัพธ์ที่ได้คือรูปแบบการเลี้ยวเบน เมื่อวิเคราะห์แล้ว เราสามารถกำหนดความยาวของพันธะและมุมพันธะในโมเลกุลได้ วิธีนี้คล้ายกับที่ใช้ในการวิเคราะห์รูปแบบการเลี้ยวเบนที่เกิดจากการกระเจิงของรังสีเอกซ์

ไอออนอะตอม มีความหมายถึงรัศมีของทรงกลมที่แสดงถึงอะตอมหรือไอออนในโมเลกุลหรือผลึกเหล่านี้ รัศมีอะตอมทำให้สามารถประมาณระยะห่างระหว่างอะตอม (ระหว่างอะตอม) ในโมเลกุลและผลึกได้

ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของอะตอมที่แยกได้จะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อระยะห่างจากนิวเคลียสเพิ่มขึ้น ดังนั้นรัศมีของอะตอมจึงสามารถกำหนดเป็นรัศมีของทรงกลมซึ่งส่วนหลัก (เช่น 99%) ของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนคือ เข้มข้น อย่างไรก็ตาม ในการประมาณระยะทางระหว่างนิวเคลียร์ การตีความรัศมีอะตอมด้วยวิธีอื่นจะสะดวกกว่า สิ่งนี้นำไปสู่คำจำกัดความและระบบรัศมีอะตอมที่หลากหลาย

รัศมีโควาเลนต์ของอะตอม X ถูกกำหนดให้เป็นครึ่งหนึ่งของความยาวของพันธะเคมี X-X แบบธรรมดา ดังนั้นสำหรับฮาโลเจน รัศมีโควาเลนต์จะถูกคำนวณจากระยะสมดุลระหว่างนิวเคลียร์ในโมเลกุล X 2 สำหรับซัลเฟอร์และซีลีเนียม - ในโมเลกุล S 8 และ Se 8 สำหรับคาร์บอน - ในผลึกเพชร ข้อยกเว้นคืออะตอมไฮโดรเจน ซึ่งสันนิษฐานว่ารัศมีอะตอมโควาเลนต์อยู่ที่ 30 น. ในขณะที่ครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ในโมเลกุล H 2 คือ 37 น. ตามกฎแล้วสำหรับสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ หลักการบวกจะเป็นไปตามนั้น (ความยาวพันธะ X-Y จะเท่ากับผลรวมของรัศมีอะตอมของอะตอม X และ Y โดยประมาณ) ซึ่งทำให้สามารถทำนายความยาวพันธะได้ ในโมเลกุลโพลีอะตอมมิก

รัศมีไอออนิกถูกกำหนดให้เป็นค่าที่ผลรวมของคู่ไอออน (เช่น X + และ Y -) เท่ากับระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ที่สั้นที่สุดในผลึกไอออนิกที่สอดคล้องกัน รัศมีไอออนิกมีหลายระบบ ระบบมีค่าตัวเลขที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละไอออนขึ้นอยู่กับรัศมีและไอออนใดที่ใช้เป็นพื้นฐานในการคำนวณรัศมีของไอออนอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น ตามที่ Pauling กล่าว นี่คือรัศมีของ O 2- ไอออน ซึ่งมีค่าเท่ากับ 140 น. ตามข้อมูลของแชนนอน - รัศมีของไอออนเดียวกันมีค่าเท่ากับ 121 น. แม้จะมีความแตกต่างเหล่านี้ ระบบต่างๆ ในการคำนวณระยะทางระหว่างนิวเคลียร์ในผลึกไอออนิกก็ให้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกันโดยประมาณ

รัศมีโลหะหมายถึงครึ่งหนึ่งของระยะห่างที่สั้นที่สุดระหว่างอะตอมในโครงตาข่ายคริสตัลของโลหะ สำหรับโครงสร้างโลหะที่แตกต่างกันตามประเภทของการบรรจุรัศมีเหล่านี้จะแตกต่างกัน ความใกล้ชิดของค่ารัศมีอะตอมของโลหะต่าง ๆ มักทำหน้าที่เป็นข้อบ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ของการก่อตัวของสารละลายของแข็งโดยโลหะเหล่านี้ การบวกของรัศมีทำให้สามารถทำนายพารามิเตอร์ของโครงผลึกของสารประกอบระหว่างโลหะได้

รัศมี Van der Waals หมายถึงปริมาณที่ผลรวมเท่ากับระยะทางที่อะตอมสองอะตอมที่ไม่เกี่ยวข้องทางเคมีของโมเลกุลต่างกันสามารถเข้าใกล้ได้ หรือ กลุ่มต่างๆอะตอมของโมเลกุลเดียวกัน โดยเฉลี่ยแล้ว รัศมีฟานเดอร์วาลส์จะมีขนาดใหญ่กว่ารัศมีโควาเลนต์ประมาณ 80 น. รัศมี Van der Waals ใช้ในการตีความและทำนายความเสถียรของโครงสร้างโมเลกุลและการเรียงลำดับโครงสร้างของโมเลกุลในผลึก

แปลจากภาษาอังกฤษ: Housecroft K. ตำรวจ E. หลักสูตรสมัยใหม่ เคมีทั่วไป. ม., 2545 ต. 1.

การหารัศมีอะตอมก็มีปัญหาบางประการเช่นกัน ประการแรก อะตอมไม่ใช่ทรงกลมที่มีพื้นผิวและรัศมีที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด โปรดจำไว้ว่าอะตอมคือนิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยเมฆอิเล็กตรอน ความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนที่มีระยะห่างจากนิวเคลียสจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงค่าสูงสุดที่แน่นอน จากนั้นจึงค่อยๆ ลดลง แต่จะเท่ากับศูนย์เฉพาะที่ระยะห่างที่กว้างใหญ่อย่างไม่สิ้นสุดเท่านั้น ประการที่สอง หากเรายังคงเลือกเงื่อนไขบางประการในการกำหนดรัศมี รัศมีดังกล่าวก็ยังไม่สามารถวัดได้ด้วยการทดลอง

รัศมีฟาน เดอร์ วาลส์ สำหรับอะตอมที่ไม่มีพันธะ ครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ที่เล็กที่สุดเรียกว่ารัศมีแวนเดอร์วาลส์ คำจำกัดความนี้แสดงไว้ในรูปที่ 2.22.

ข้าว. 2.22. รัศมีอะตอม, รัศมี a - van der Waals; b - รัศมีโควาเลนต์; ค - รัศมีโลหะ

รัศมีโควาเลนต์ รัศมีโควาเลนต์ถูกกำหนดให้เป็นครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ (ความยาวพันธะ) ระหว่างอะตอมที่เหมือนกันสองอะตอมที่ผูกติดกันด้วยพันธะโควาเลนต์ (รูปที่ 2.22, b) ตัวอย่างเช่น ลองใช้โมเลกุลคลอรีนที่มีความยาวพันธะ 0.1988 นาโนเมตร รัศมีโควาเลนต์ของคลอรีนจะถือว่าอยู่ที่ 0.0944 นาโนเมตร

เมื่อทราบรัศมีโควาเลนต์ของอะตอมของธาตุหนึ่ง เราสามารถคำนวณรัศมีโควาเลนต์ของอะตอมของธาตุอื่นได้ ตัวอย่างเช่น ค่าความยาวพันธะที่กำหนดโดยการทดลองคือ 0.1767 นาโนเมตร เมื่อลบรัศมีโควาเลนต์ของคลอรีน (0.0994 นาโนเมตร) ออกจากค่านี้ เราจะพบว่ารัศมีโควาเลนต์ของคาร์บอนเท่ากับ 0.0773 นาโนเมตร วิธีการคำนวณนี้อิงตามหลักการบวก ซึ่งรัศมีอะตอมเป็นไปตามกฎการบวกอย่างง่าย ดังนั้นความยาวพันธะคือผลรวมของรัศมีโควาเลนต์ของคาร์บอนและคลอรีน หลักการของการบวกใช้เฉพาะกับพันธะโควาเลนต์อย่างง่ายเท่านั้น พันธะโควาเลนต์สองเท่าและสามนั้นสั้นกว่า (ตารางที่ 2.7)

ความยาวของพันธะโควาเลนต์อย่างง่ายยังขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมในโมเลกุลด้วย ตัวอย่างเช่น ความยาวพันธะจะแตกต่างกันไปจาก 0.1070 นาโนเมตรที่อะตอมของคาร์บอนที่มีไตรแทนที่เป็น 0.115 นาโนเมตรในสารประกอบ

รัศมีโลหะ รัศมีของโลหะถือว่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ระหว่างไอออนที่อยู่ใกล้เคียงในโครงผลึกโลหะ (รูปที่ 2.22, c) คำว่ารัศมีอะตอมโดยทั่วไปหมายถึงรัศมีโควาเลนต์ของอะตอมขององค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ ในขณะที่คำว่ารัศมีโลหะหมายถึงอะตอมขององค์ประกอบโลหะ

รัศมีไอออนิก รัศมีไอออนิกเป็นหนึ่งในสองส่วนของระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ระหว่างไอออนอะตอมเดี่ยว (อย่างง่าย) ที่อยู่ติดกันในสารประกอบไอออนิกแบบผลึก (เกลือ) การกำหนดรัศมีไอออนิกยังเกี่ยวข้องกับปัญหาที่สำคัญเช่นกัน เนื่องจากระยะทางระหว่างไอออนิกถูกวัดโดยการทดลอง ไม่ใช่รัศมีไอออนิกเอง ระยะห่างระหว่างไอออนิกขึ้นอยู่กับการอัดแน่นของไอออนในโครงตาข่ายคริสตัล บนรูป 2.23 แสดงวิธีการบรรจุไอออนในโครงตาข่ายที่เป็นไปได้สามวิธี น่าเสียดายที่ระยะทางระหว่างไอออนิกที่วัดได้จากการทดลอง

ข้าว. 2.23. รัศมีไอออนิก a - แอนไอออนสัมผัสกัน แต่แคตไอออนไม่ได้สัมผัสกับแอนไอออน b - แคตไอออนสัมผัสกับแอนไอออน แต่แอนไอออนไม่ได้สัมผัสกัน c - การจัดเรียงไอออนที่ยอมรับตามเงื่อนไขซึ่งไอออนบวกสัมผัสกับแอนไอออนและแอนไอออนสัมผัสกัน ระยะทาง a ถูกกำหนดโดยการทดลอง มันถูกถ่ายเป็นสองเท่าของรัศมีของไอออน ทำให้สามารถคำนวณระยะอินเทอร์ไอออน b ซึ่งเป็นผลรวมของรัศมีประจุลบและไอออนบวกได้ เมื่อทราบระยะอินเทอร์ออน b เราสามารถคำนวณรัศมีของแคตไอออนได้

ไม่อนุญาตให้เราตัดสินว่าวิธีบรรจุภัณฑ์แบบใดในสามวิธีนี้ที่ดำเนินการจริงในแต่ละกรณี ปัญหาคือการหาสัดส่วนที่ควรแบ่งระยะห่างระหว่างไอออนออกเป็นสองส่วนที่สอดคล้องกับรัศมีของไอออนทั้งสอง หรืออีกนัยหนึ่ง เพื่อตัดสินใจว่าไอออนตัวหนึ่งสิ้นสุดที่ใดและอีกไอออนเริ่มต้นที่ใด ดังที่แสดงไว้ เช่น ในรูป 2.12 แผนที่ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของเกลือไม่อนุญาตให้แก้ไขปัญหานี้เช่นกัน เพื่อเอาชนะความยากลำบากนี้ โดยทั่วไปจะสันนิษฐานว่า: 1) ระยะห่างระหว่างไอออนคือผลรวมของรัศมีไอออนิกสองรัศมี 2) ไอออนนั้นเป็นทรงกลม และ 3) ทรงกลมที่อยู่ใกล้เคียงสัมผัสกัน สมมติฐานสุดท้ายสอดคล้องกับวิธีการบรรจุไอออนที่แสดงในรูปที่ 1 2.23, ค. หากทราบรัศมีไอออนิกหนึ่งรัศมีไอออนิกอื่น ๆ ก็สามารถคำนวณได้ตามหลักการของการบวก

เปรียบเทียบรัศมีประเภทต่างๆ ในตาราง. 2.8 แสดงค่ารัศมีประเภทต่างๆ ของธาตุ 3 ตัวของคาบที่ 3 ง่ายที่จะเห็นว่าค่าที่ใหญ่ที่สุดเป็นของรัศมีประจุลบและแวนเดอร์วาลส์ บนรูป 11.9 เปรียบเทียบขนาดของไอออนและอะตอมของธาตุทั้งหมดในคาบที่ 3 ยกเว้นอาร์กอน ขนาดของอะตอมถูกกำหนดโดยรัศมีโควาเลนต์ ควรสังเกตว่าแคตไอออนมีขนาดเล็กกว่าอะตอม และแอนไอออนมีขนาดใหญ่กว่าอะตอมของธาตุเดียวกัน สำหรับแต่ละองค์ประกอบของรัศมีทุกประเภท ค่าที่น้อยที่สุดจะเป็นของรัศมีประจุบวกเสมอ

ตารางที่ 2.8. การเปรียบเทียบรัศมีอะตอมประเภทต่างๆ

พิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งขององค์ประกอบในระบบธาตุกับคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมี เช่น รัศมีอะตอมและอิเล็กโตรเนกาติวีตี้

รัศมีอะตอมคือค่าที่แสดงขนาดของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม นี่เป็นปริมาณที่สำคัญมากซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี ในกลุ่มย่อยหลักเมื่อประจุนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้นจำนวนระดับอิเล็กทรอนิกส์จึงเพิ่มขึ้นดังนั้นรัศมีอะตอมจึงเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของหมายเลขซีเรียลในกลุ่มย่อยหลัก

ในช่วงเวลาประจุนิวเคลียสของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การเพิ่มแรงดึงดูดของอิเล็กตรอนภายนอกต่อนิวเคลียส นอกจากนี้ เมื่อประจุนิวเคลียสเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอนในระดับภายนอกจะเพิ่มขึ้น แต่จำนวนระดับอิเล็กทรอนิกส์จะไม่เพิ่มขึ้น รูปแบบเหล่านี้นำไปสู่การบีบตัวของเปลือกอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส ดังนั้นรัศมีอะตอมจึงลดลงตามเลขลำดับที่เพิ่มขึ้นในช่วงเวลาต่างๆ

ตัวอย่างเช่นเราจัดเรียงองค์ประกอบทางเคมี O, C, Li, F, N ตามลำดับรัศมีอะตอมจากมากไปหาน้อย องค์ประกอบทางเคมีจะได้รับในช่วงที่สอง ในช่วงเวลาหนึ่ง รัศมีอะตอมจะลดลงตามเลขลำดับที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้จะต้องเขียนตามลำดับหมายเลขซีเรียลจากน้อยไปหามาก: Li, C, N, O, F.

คุณสมบัติของธาตุและสารที่ก่อตัวขึ้นอยู่กับจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน ซึ่งเท่ากับจำนวนหมู่ในตารางธาตุ

ระดับพลังงานที่สมบูรณ์ รวมถึงระดับภายนอกที่มีอิเล็กตรอน 8 ตัว มีความเสถียรเพิ่มขึ้น สิ่งนี้อธิบายความเฉื่อยทางเคมีของฮีเลียม นีออน และอาร์กอน โดยที่สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เข้าไป ปฏิกริยาเคมี. อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ ทั้งหมดมีแนวโน้มที่จะยอมแพ้หรือได้รับอิเล็กตรอน เพื่อให้เปลือกอิเล็กตรอนของพวกมันคงที่ในขณะที่พวกมันกลายเป็นอนุภาคที่มีประจุ

อิเล็กโทรเนกาติวีตี้- นี่คือความสามารถของอะตอมในสารประกอบในการดึงดูดเวเลนซ์อิเล็กตรอนเข้าสู่ตัวมันเองนั่นคืออิเล็กตรอนที่ผ่านทางนั้น พันธะเคมีระหว่างอะตอม คุณสมบัตินี้เกิดจากการที่อะตอมมีแนวโน้มที่จะทำให้ชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกสมบูรณ์และได้รับการกำหนดค่าก๊าซเฉื่อยที่ให้พลังงานที่ดี - 8 อิเล็กตรอน

อิเล็กโทรเนกาติวีตี้ขึ้นอยู่กับความสามารถของนิวเคลียสของอะตอมในการดึงดูดอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานภายนอก ยิ่งแรงดึงดูดนี้แข็งแกร่งเท่าใด อิเลคโตรเนกาติวีตี้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แรงดึงดูดของอิเล็กตรอนในระดับพลังงานภายนอกจะยิ่งมากขึ้น รัศมีอะตอมก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของอิเลคโตรเนกาติวีตี้ในช่วงเวลาและกลุ่มย่อยหลักจะตรงกันข้ามกับการเปลี่ยนแปลงของรัศมีอะตอม ดังนั้นในกลุ่มย่อยหลัก อิเลคโตรเนกาติวีตี้จะลดลงตามหมายเลขซีเรียลที่เพิ่มขึ้น ในช่วงที่เลขลำดับเพิ่มขึ้น อิเลคโตรเนกาติวีตี้จะเพิ่มขึ้น

ตัวอย่างเช่นให้จัดเรียงองค์ประกอบทางเคมี Br, F, I, Cl ตามลำดับการเพิ่มอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ องค์ประกอบทางเคมีที่กำหนดอยู่ในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่เจ็ด ในกลุ่มย่อยหลัก อิเลคโตรเนกาติวีตี้จะลดลงตามหมายเลขซีเรียลที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้จึงต้องเขียนโดยเรียงตามลำดับหมายเลขจากลดลง: I, Br, Cl, F.

ภายใต้ รัศมี อะตอมระยะห่างระหว่างแกนกลางของที่กำหนด อะตอมและวงโคจรอิเล็กตรอนที่ไกลที่สุด ปัจจุบัน หน่วยวัดรัศมีนิวเคลียร์ที่ยอมรับโดยทั่วไปคือ พิโกมิเตอร์ (pm) กำหนดรัศมี อะตอมค่อนข้างง่าย

คุณจะต้องการ

ตารางธาตุของเมนเดเลเยฟ

คำแนะนำ

1. ก่อนอื่นควรเป็นตารางธาตุธรรมดาซึ่งองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดที่สังคมรู้จักจะถูกจัดเรียงตามลำดับ การค้นหาตารางนี้ง่ายมากในหนังสืออ้างอิงเกี่ยวกับเคมี หนังสือเรียนของโรงเรียนหรือซื้อแยกได้ที่ร้านหนังสือที่ใกล้ที่สุด

2. ที่มุมขวาบนขององค์ประกอบทางเคมีทั้งหมด จะมีการระบุหมายเลขประจำเครื่อง ตัวเลขนี้เกิดขึ้นพร้อมกับนิวเคลียร์โดยสิ้นเชิง รัศมีที่ให้ไว้ อะตอม .

3. สมมติว่าเลขอะตอมของคลอรีน (Cl) คือ 17 ซึ่งหมายความว่าระยะห่างจากนิวเคลียส อะตอมคลอรีนจนถึงวงโคจรการเคลื่อนที่ที่ไกลที่สุดของอิเล็กตรอนเสถียรคือ 17.00 น. หากจำเป็นต้องตรวจจับไม่เพียงแต่รัศมีนิวเคลียร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการแยกอิเล็กตรอนตามวงโคจรของอิเล็กตรอนด้วย ข้อมูลเหล่านี้สามารถขีดเส้นใต้จากคอลัมน์ตัวเลขที่อยู่ทางด้านขวาของชื่อองค์ประกอบทางเคมี

ในโครงสร้างของดาวเคราะห์โลกแกนกลางเนื้อโลกและเปลือกโลกมีความโดดเด่น แกนกลางเป็นส่วนที่อยู่ตรงกลางซึ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวเป็นพิเศษ เสื้อคลุมอยู่ใต้เปลือกโลกขึ้นไป นิวเคลียส. ในที่สุด เปลือกโลกก็คือเปลือกแข็งชั้นนอกของดาวเคราะห์

คำแนะนำ

1. หนึ่งในคนแรกที่แนะนำการดำรงอยู่ นิวเคลียสนักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เฮนรี คาเวนดิช ในศตวรรษที่ 18 เขาสามารถคำนวณมวลและความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกได้ เขาเปรียบเทียบความหนาแน่นของโลกกับความหนาแน่นของหินบนพื้นผิว พบว่าความหนาแน่นของพื้นผิวต่ำกว่าค่าเฉลี่ยมาก

2. นักแผ่นดินไหววิทยาชาวเยอรมัน อี. วีเชิร์ต ยืนยันการมีอยู่จริง นิวเคลียสที่ดินในปี พ.ศ. 2440 นักธรณีฟิสิกส์ในต่างประเทศ B. Guttenberg ในปี 1910 ได้ระบุความลึกของเหตุการณ์ นิวเคลียส- 2900 กม. ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า แกนกลางประกอบด้วยโลหะผสมของเหล็ก นิกเกิล และองค์ประกอบอื่นๆ ที่มีความสัมพันธ์กับเหล็ก เช่น ทอง คาร์บอน โคบอลต์ เจอร์เมเนียม และอื่นๆ

3. เฉลี่ย รัศมี นิวเคลียสคือ 3,500 กิโลเมตร นอกจากนี้ในอาคาร นิวเคลียสโลกปล่อยแกนชั้นในที่เป็นของแข็งออกมาซึ่งมี รัศมีประมาณ 1,300 กิโลเมตร และของเหลวภายนอก รัศมีโอห์มประมาณ 2,200 กิโลเมตร อยู่ตรงกลาง นิวเคลียสอุณหภูมิถึง 5,000°C มวล นิวเคลียสประมาณประมาณ 2 10 ^ 24 กก.

4. อนุญาตให้วาดเส้นขนานระหว่างโครงสร้างของดาวเคราะห์กับโครงสร้างของอะตอมได้ ในอะตอมนั้นส่วนกลางก็จะได้รับเช่นกัน - นิวเคลียสและมวลหลักก็กระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียส ขนาดของนิวเคลียสนิวเคลียร์มีหลายขนาดเฟมโตมิเตอร์ (จาก lat. femto - 15) คำนำหน้า "เฟมโต" หมายถึงการคูณด้วย 10 ยกกำลังลบ 15 ดังนั้นนิวเคลียสของอะตอมจึงเล็กกว่าอะตอมถึง 10,000 เท่า และเล็กกว่าขนาด 10 ^ 21 เท่า นิวเคลียสโลก.

5. เพื่อเป็นการชื่นชม รัศมีดาวเคราะห์ให้ใช้วิธีธรณีเคมีและธรณีฟิสิกส์ทางอ้อม ในกรณีของอะตอม จะมีการทบทวนการสลายตัวของนิวเคลียสหนัก โดยพิจารณาจากรูปทรงเรขาคณิตไม่มากนัก รัศมี, เท่าไหร่ รัศมีการกระทำของกองกำลังนิวเคลียร์ แนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างดาวเคราะห์ของอะตอมถูกเสนอโดยรัทเทอร์ฟอร์ด มวลที่เชื่อมต่อกัน นิวเคลียสจาก รัศมีและไม่เป็นเส้นตรง

วิดีโอที่เกี่ยวข้อง

เพื่อที่จะกำหนด มวล อะตอมให้ค้นหามวลโมลาร์ของสารเชิงเดี่ยวโดยใช้ตารางธาตุ หลังจากนั้นให้หารมวลนี้ด้วยเลขอาโวกาโดร (6.022 10 ^ (23)) นี่จะเป็นมวลของอะตอมในหน่วยที่ใช้วัดมวลโมล มวลของอะตอมของก๊าซนั้นพบได้จากปริมาตร ซึ่งวัดได้ง่าย

คุณจะต้องการ

ในการหามวลของอะตอมของสาร ให้ใช้ตารางธาตุ ตลับเมตรหรือไม้บรรทัด เกจวัดความดัน เทอร์โมมิเตอร์

คำแนะนำ

1. การกำหนดมวลของอะตอม ร่างกายที่มั่นคงหรือของเหลว ในการกำหนดมวลของอะตอมของสาร ให้กำหนดลักษณะของมัน (ประกอบด้วยอะตอมอะไร) ในตารางธาตุ ให้ค้นหาเซลล์ที่อธิบายองค์ประกอบที่เกี่ยวข้อง ค้นหามวลของหนึ่งโมลของสารนี้มีหน่วยเป็นกรัมต่อโมลที่อยู่ในเซลล์นี้ (ตัวเลขนี้สอดคล้องกับมวลของอะตอมในหน่วยมวลนิวเคลียร์) หารมวลโมลาร์ของสารด้วย 6.022 10^(23) (เลขอาโวกาโดร) ผลลัพธ์คือมวลของอะตอมของสารนี้มีหน่วยเป็นกรัม อนุญาตให้กำหนดมวลของอะตอมด้วยวิธีอื่นได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้คูณมวลนิวเคลียร์ของสารในหน่วยมวลนิวเคลียร์ในตารางธาตุด้วยตัวเลข 1.66 10^(-24) หามวลของหนึ่งอะตอมเป็นกรัม

2. การหามวลของอะตอมของแก๊ส ในกรณีที่ภาชนะบรรจุก๊าซที่ไม่ทราบลักษณะ ให้คำนวณมวลเป็นกรัมโดยการชั่งน้ำหนักภาชนะเปล่าและภาชนะด้วยก๊าซ แล้วหาค่าความแตกต่างในมวลของแก๊สเหล่านั้น ต่อมาวัดปริมาตรของภาชนะโดยใช้ไม้บรรทัดหรือตลับเมตรรองรับโดยคำนวณเพิ่มเติมหรือด้วยวิธีอื่น แสดงผลลัพธ์เป็นลูกบาศก์เมตร ใช้มาโนมิเตอร์วัดความดันของก๊าซภายในภาชนะเป็นปาสกาล และวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมมิเตอร์ หากปรับเทียบสเกลเทอร์โมมิเตอร์เป็นองศาเซลเซียส ให้กำหนดค่าอุณหภูมิเป็นเคลวิน ในการดำเนินการนี้ ให้เพิ่มตัวเลข 273 เข้ากับค่าอุณหภูมิบนสเกลเทอร์โมมิเตอร์

3. ในการหามวลของโมเลกุลของก๊าซ ให้คูณมวลของปริมาตรของก๊าซด้วยอุณหภูมิและตัวเลข 8.31 หารผลลัพธ์ด้วยผลคูณของแรงดันแก๊สปริมาตรและเลขอาโวกาโดร 6.022 10 ^ (23) (m0 \u003d m 8.31 T / (P V NA)) ผลลัพธ์ที่ได้คือมวลของโมเลกุลก๊าซเป็นกรัม ในกรณีที่ทราบว่าโมเลกุลของก๊าซเป็นแบบไดอะตอมมิก (ก๊าซไม่เฉื่อย) ให้หารจำนวนผลลัพธ์ด้วย 2 คูณผลรวมด้วย 1.66 10 ^ (-24) เป็นไปได้ที่จะได้มวลนิวเคลียร์เป็นนิวเคลียร์ หน่วยมวล และกำหนดสูตรทางเคมีของก๊าซ

วิดีโอที่เกี่ยวข้อง

บันทึก!
เนื่องจากตารางธาตุ จึงเป็นเรื่องง่ายมากที่จะตรวจจับไม่เพียงแต่รัศมีนิวเคลียร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงมวลนิวเคลียร์ น้ำหนักโมเลกุล คาบและลำดับของธาตุหนึ่งหรืออีกธาตุหนึ่งด้วย เช่นเดียวกับการแบ่งอิเล็กตรอนออกเป็นวงโคจรอิเล็กทรอนิกส์พร้อมกับตัวเลข ของวงโคจร แบบจำลองอะตอมที่มีชื่อเสียงเป็นพิเศษคือแบบจำลองที่ Niels Bohr นำมาใช้ในปี 1913 เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นแบบจำลองดาวเคราะห์ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนซึ่งคล้ายกับดาวเคราะห์ในระบบเคลียร์เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นนิวเคลียสของอะตอม วงโคจรของอิเล็กตรอนมีความต่อเนื่อง การพัฒนาแบบจำลองนี้ทำให้เกิดแรงผลักดันให้เกิดทิศทางใหม่ในฟิสิกส์เชิงทฤษฎี - กลศาสตร์ควอนตัม รัศมีที่ 1 ของวงโคจรของอิเล็กตรอนเรียกว่ารัศมี Bohr และพลังงานของอิเล็กตรอนในวงโคจรแรกเรียกว่าไอออไนซ์ พลังงานของอะตอม

คำแนะนำที่เป็นประโยชน์
เป็นที่น่าสังเกตว่ารัศมีของอะตอมใดๆ ก็ตามจะแปรผกผันกับจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส และยังเท่ากับประจุของนิวเคลียสด้วย