원자 반경은 주기율표의 원소의주기적인 특성에 중요한 파라미터이다. 반지름이 클수록 원자가 더 크거나 부피가 커지기 때문에 원자의 크기와 직접 관련이 있습니다. 마찬가지로 전자적 특성과 관련이 있습니다.
원자에 전자가 많을수록 원자 크기와 반경이 커집니다. 둘 다 원자가 껍질의 전자에 의해 정의됩니다. 궤도를 벗어난 거리에서 전자를 찾을 확률이 0에 가까워지기 때문입니다. 그 반대는 핵 근처에서 발생합니다. 전자를 찾을 확률이 증가합니다.
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상단 이미지는 면봉 포장을 나타냅니다. 각각은 6 개의 이웃으로 둘러싸여 있으며 다른 가능한 위쪽 또는 아래쪽 행은 계산하지 않습니다. 면봉이 어떻게 압축되는지는 크기와 반경을 정의합니다. 원자와 마찬가지로.
화학적 성질에 따라 원소는 어떤 식 으로든 자신의 원자와 상호 작용합니다. 결과적으로 원자 반경의 크기는 존재하는 결합의 유형과 원자의 고체 패킹에 따라 다릅니다.
원자 반경은 어떻게 측정됩니까?
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메인 이미지에서 면봉의 지름을 측정 한 다음 두 개로 나누는 것이 쉽습니다. 그러나 원자의 구는 완전히 정의되지 않았습니다. 왜? 전자는 공간의 특정 영역, 즉 궤도에서 순환하고 확산되기 때문입니다.
따라서 원자는 끝이 뾰족한 모서리가있는 구체로 간주 될 수 있으며, 끝이 얼마나되는지 확실히 말할 수 없습니다. 예를 들어, 위의 이미지에서 핵에 가까운 중앙 영역은 더 강렬한 색상을 표시하고 가장자리는 흐리게 표시됩니다.
이미지는 이원자 E 2 분자 (예 : Cl 2 , H 2 , O 2 )를 나타냅니다. 원자가 구형이라고 가정하고 공유 결합에서 두 핵을 분리하는 거리 d가 결정되면 원자 반경을 얻기 위해 두 개의 반쪽 (d / 2)으로 나누는 것으로 충분합니다. 보다 정확하게는 E 2에 대한 E의 공유 반경입니다 .
E가 자신과 공유 결합을 형성하지 않고 대신 금속 원소라면 어떨까요? 그러면 d는 금속 구조에서 E를 둘러싼 이웃의 수로 표시됩니다. 즉, 포장 내 원자의 배위 번호 (NC)를 기준으로합니다 (메인 이미지의 면봉을 기억하십시오).
핵간 거리 결정
분자 또는 포장에서 두 원자의 핵간 거리 인 d를 결정하려면 물리적 분석 기술이 필요합니다.
가장 널리 사용되는 것 중 하나는 X-ray 회절인데, 그 안에서 빛의 빔이 결정을 통해 조사되고 전자와 전자기 복사 사이의 상호 작용에 따른 회절 패턴이 연구됩니다. 패킹에 따라 다른 회절 패턴을 얻을 수 있으므로 d의 다른 값을 얻을 수 있습니다.
원자가 결정 격자에서 "단단"하다면, "편안"할 때 갖는 것과 비교하여 d의 다른 값을 나타낼 것입니다. 또한 이러한 핵간 거리는 값에서 변동 할 수 있으므로 원자 반경은 실제로 그러한 측정의 평균 값입니다.
원자 반경과 좌표 번호는 어떤 관련이 있습니까? V. Goldschmidt는 NC가 12 인 경우 상대 값이 1 인 두 관계를 설정했습니다. 원자의 NC가 8 인 패킹의 경우 0.97; NC가 6 인 경우 0.96; NC가 4 인 경우 0.88입니다.
단위
NC 값이 12로 시작하여 주기율표의 모든 요소의 원자 반경이 비교되는 많은 테이블이 구성되었습니다.
모든 요소가 이러한 콤팩트 구조 (NC 12 미만)를 형성하는 것은 아니므로 V. Goldschmidt 관계는 원자 반경을 계산하고 동일한 패킹에 대해 표현하는 데 사용됩니다. 이러한 방식으로 원자 반경 측정이 표준화됩니다.
그러나 그들은 어떤 단위로 표현됩니까? d는 매우 작은 크기이므로 옹스트롬 Å (10 ∙ 10 -10 m) 또는 널리 사용되는 피코 미터 (10 ∙ 10 -12 m) 단위에 의존해야합니다 .
주기율표에서 어떻게 변합니까?
일정 기간 동안
금속 원소에 대해 결정된 원자 반경을 금속 반경이라고하며, 비금속 원소의 경우 공유 반경 (예 : 인, P 4 또는 황, S 8 )입니다. 그러나 두 가지 유형의 스포크 사이에는 이름보다 더 두드러진 차이가 있습니다.
같은 기간에 왼쪽에서 오른쪽으로 핵은 양성자와 전자를 추가하지만 후자는 동일한 에너지 수준 (주 양자 수)에 국한됩니다. 결과적으로 핵은 원자 반경을 수축시키는 원자가 전자에 증가하는 유효 핵 전하를 발휘합니다.
이러한 방식으로 같은 기간의 비금속 원소는 금속 (금속 반경)보다 원자 (공유) 반경이 더 작은 경향이 있습니다.
그룹 내림차순
그룹을 통해 내려 가면 새로운 에너지 레벨이 활성화되어 전자가 더 많은 공간을 가질 수 있습니다. 따라서 전자 구름은 더 먼 거리를 덮고 흐릿한 주변이 핵에서 멀어 지므로 원자 반경이 확장됩니다.
란탄 족 수축
내부 껍질의 전자는 원자가 전자의 효과적인 핵 전하를 보호합니다. 내부 껍질을 구성하는 궤도가 f 궤도에서 발생하는 것처럼 많은 "구멍"(노드)을 가질 때 핵은 열악한 차폐 효과로 인해 원자 반경을 강하게 수축합니다.
이 사실은 주기율표 6주기의 란탄 족 수축에서 입증됩니다. La에서 Hf까지 f 궤도의 결과로 원자 반경의 상당한 수축이 있으며, 이는 f 블록이 통과 할 때 "채워집니다": 란타 노이드와 액티 노이드의 것입니다.
기간 4의 pa 블록 요소에서도 유사한 효과가 관찰 될 수 있습니다. 이번에는 전이 금속 기간을 통과 할 때 채우는 d 궤도의 약한 차폐 효과로 인해 발생합니다.
예
주기율표의 기간 2에서 해당 원소의 원자 반경은 다음과 같습니다.
-리 : 257 pm
-Be : 오후 112
-B : 오후 88시
-C : 77 pm
-N : 오후 74시
-O : 오후 66시
-F : 오후 64시
리튬 금속은 가장 큰 원자 반경 (257pm)을 가지며, 기간의 가장 오른쪽에 위치한 불소는 가장 작은 원자 반경 (오후 64시)입니다. 원자 반경은 같은 기간에 왼쪽에서 오른쪽으로 내려 가며 나열된 값은 그것을 증명합니다.
리튬, 금속 결합을 형성 할 때 반경은 금속입니다. 불소는 공유 결합 (FF)을 형성하므로 반경이 공유됩니다.
원자 반경을 옹스트롬 단위로 표현하려면 어떻게해야합니까? 100으로 나누기 만하면됩니다 : (257/100) = 2.57Å. 나머지 값도 마찬가지입니다.
참고 문헌
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