Atomový objem Jak se liší v periodické tabulce a příkladech



atomový objem je relativní hodnota, která udává vztah mezi molární hmotností prvku a jeho hustotou. Tento objem tedy závisí na hustotě prvku a hustota závisí na fázi a na tom, jak jsou atomy uspořádány v této oblasti..

Atomový objem elementu Z tedy není stejný v jiné fázi, než je ta, která se projevuje při pokojové teplotě (kapalina, pevná látka nebo plyn), nebo když je součástí některých sloučenin. Atomový objem Z ve sloučenině ZA je tedy odlišný od Z ve sloučenině ZB.

Proč? Abychom tomu porozuměli, je nutné porovnat atomy například s kuličkami. Kuličky, stejně jako ty modravé, které mají vynikající obraz, mají velmi dobře definovaný materiální okraj, který je pozorován díky brilantnímu povrchu. Oproti tomu hranice atomů je difúzní, i když mohou být považovány za vzdáleně sférické.

Tak, co určuje bod za atomovou hranicí je nulová pravděpodobnost nalezení elektronu, a tento bod může být dál nebo blíže k jádru v závislosti na tom, kolik sousedních atomů ovlivňuje kolem atomu v úvahu..

Index

  • 1 Atomový objem a poloměr
  • 2 Další vzorec
  • 3 Jak se mění atomový objem v periodické tabulce?
    • 3.1 Atomové objemy přechodných kovů
  • 4 Příklady
    • 4.1 Příklad 1
    • 4.2 Příklad 2
  • 5 Odkazy

Atomový objem a poloměr

Interakcí dvou atomů H v molekule H2, pozice jejich jader jsou definovány stejně jako vzdálenosti mezi nimi (mezilehlé vzdálenosti). Jsou-li oba atomy sférické, poloměr je vzdálenost mezi jádrem a rozptylovou hranicí:

V horním obrázku je vidět, jak se pravděpodobnost nalezení elektronu snižuje, jakmile se pohybuje od jádra. Rozdělením mezilehlé vzdálenosti mezi dvěma se získá atomový poloměr. Dále, za předpokladu sférické geometrie pro atomy, používáme vzorec pro výpočet objemu koule:

V = (4/3) (Pi) r3

V tomto výrazu r je atomový poloměr určený pro molekulu H2. Hodnota V vypočtená touto nepřesnou metodou se může změnit, pokud se například uvažuje o H2 v kapalném nebo kovovém stavu. Tato metoda je však velmi nepřesná, protože tvary atomů jsou ve své interakci daleko od ideální koule.

Pro stanovení atomových objemů v pevných látkách se bere v úvahu mnoho proměnných týkajících se uspořádání, které se získají rentgenovou difrakční studií..

Další vzorec

Molární hmotnost vyjadřuje množství hmoty, která má jeden mol atomů chemického prvku.

Její jednotky jsou g / mol. Na druhé straně, hustota je objem, který zabírá jeden gram prvku: g / ml. Protože jednotky atomového objemu jsou ml / mol, musíte hrát s proměnnými, abyste dosáhli požadovaných jednotek:

(g / mol) (ml / g) = ml / mol

Nebo co je stejné:

(Molární hmotnost) (1 / D) = V

(Molární hmotnost / D) = V

Tak lze snadno vypočítat objem jednoho molu atomů prvku; zatímco se vzorcem sférického objemu se vypočítá objem jednotlivého atomu. Pro dosažení této hodnoty od první je nutná konverze prostřednictvím Avogadroova čísla (6.02 · 10).-23).

Jak se mění atomový objem v periodické tabulce?

Jestliže atomy jsou považovány za sférické, pak jejich variace bude stejná jako pozorovaná v atomových poloměrech. V horním obrázku, který ukazuje reprezentativní prvky, je znázorněno, že zprava doleva atomy trpaslík; místo toho se shora dolů zdají být objemnější.

Je to proto, že ve stejném období jádro obsahuje protony, jak se pohybuje doprava. Tyto protony vyvíjejí atraktivní sílu na vnější elektrony, které pociťují účinný jaderný náboj Zef, menší než skutečný jaderný náboj Z.

Elektrony vnitřních vrstev odpuzují vrstvy vnější vrstvy a snižují účinek jádra na tyto vrstvy; Toto je známé jako efekt obrazovky. Ve stejném období efekt obrazovky nepůsobí proti zvýšení počtu protonů, takže elektrony ve vnitřní vrstvě nezabraňují kontrakci atomů..

Nicméně sestupem do skupiny jsou povoleny nové energetické hladiny, které umožňují elektronům obíhat dále od jádra. Také se zvyšuje počet elektronů ve vnitřní vrstvě, jejichž stínící efekty se začínají zmenšovat, pokud jádro opět přidá protony..

Z těchto důvodů je vidět, že skupina 1A má nejrozsáhlejší atomy, na rozdíl od malých atomů skupiny 8A (nebo 18), atomů vzácných plynů.

Atomové objemy přechodných kovů

Atomy přechodných kovů obsahují elektrony k vnitřním orbitálům d. Toto zvýšení efektu obrazovky, stejně jako reálného jaderného náboje Z, je téměř stejně zrušeno, takže jejich atomy si ve stejném období zachovávají svou podobnou velikost..

Jinými slovy: v jednom období vykazují přechodové kovy podobné atomové objemy. Tyto malé rozdíly jsou však nesmírně důležité při definování kovových krystalů (jako kdyby to byly kovové kuličky).

Příklady

K dispozici jsou dva matematické vzorce pro výpočet atomového objemu prvku, každý s odpovídajícími příklady.

Příklad 1

Vzhledem k atomovému poloměru vodíku -37 pm (1 picometer = 10)-12m) - a cesium -265 pm-, vypočítat jeho atomové objemy.

Pomocí vzorce sférického objemu pak máme:

VH= (4/3) (3,14) (37 hodin)3= 212,07 pm3

VCs= (4/3) (3,14) (265 hodin)3= 77912297,67 pm3

Tyto objemy vyjádřené v pyrometrech jsou však přemrštěné, takže jsou transformovány do jednotek angstromů a násobí je konverzním faktorem (1 Á / 100pm).3:

(212,07 hod.)3) (1 Á / 100pm)3= 2,1207 × 10-4 Å3

(77912297,67 pm.)3) (1 Á / 100pm)3= 77,912 Á3

Rozdíly ve velikosti mezi malým atomem H a objemným atomem Cs tak zůstávají numericky evidentní. Je třeba mít na paměti, že tyto výpočty jsou pouze aproximacemi pod tvrzením, že atom je zcela sférický, který putuje tváří v tvář realitě.

Příklad 2

Hustota čistého zlata je 19,32 g / ml a jeho molární hmotnost je 196,97 g / mol. Použití vzorce M / D pro výpočet objemu jednoho molu atomů zlata má následující:

VAu= (196,97 g / mol) / (19,32 g / ml) = 10,19 ml / mol

To znamená, že 1 mol zlatých atomů zabírá 10,19 ml, ale jaký objem má atom zlata specificky? A jak to vyjádřit v jednotkách pm3? Stačí jednoduše použít následující konverzní faktory:

(10,19 ml / mol) · (mol / 6,02 · 10)-23 atomy) · (1 m / 100 cm)3(1 pm / 10-12m)3= 16,92 · 106 pm3

Na druhé straně, atomový poloměr zlata je 166 pm. Porovnáte-li oba svazky - ten, který byl získán předchozí metodou a ten, který byl vypočítán podle vzorce sférického objemu - zjistíte, že nemají stejnou hodnotu:

VAu= (4/3) (3,14) (166 pm)3= 19,15 · 106 pm3

Který z nich je nejblíže přijaté hodnotě? Ten, který je nejblíže experimentálním výsledkům získaným rentgenovou difrakcí krystalické struktury zlata.

Odkazy

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (9. prosince 2017). Definice atomového objemu. Získáno dne 6. června 2018, z: thoughtco.com
  2. Mayfair, Andrew. (13. března 2018). Jak vypočítat objem atomu. Sciencing. Získáno dne 6. června 2018, z: sciencing.com
  3. Wiki Kids Ltd. (2018). Křivky atomového objemu Lothar Meyer. Získáno dne 6. června 2018, z: wonderwhizkids.com
  4. Lumen Periodické trendy: Atomový radius. Získáno 6. června 2018, z: courses.lumenlearning.com
  5. Camilo J. Derpich. Objem a atomová hustota. Získáno dne 6. června 2018, z: es-puraquimica.weebly.com
  6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie (8. vydání). CENGAGE Learning, str. 222-224.
  7. Nadace CK-12. (22. února 2010). Srovnávací atomové velikosti. [Obrázek] Získáno 6. června 2018, z: commons.wikimedia.org
  8. Nadace CK-12. (22. února 2010). Atomový poloměr H2. [Obrázek] Získáno 6. června 2018, z: commons.wikimedia.org