원자 부피 요소 및 밀도의 몰 질량의 관계를 나타내는 상대 값이다. 따라서이 부피는 원소의 밀도에 따라 달라지며 밀도는 위상과 원자가 그 안에 배열되는 방식에 따라 달라집니다.
따라서 원소 Z의 원자 부피는 실온 (액체, 고체 또는 기체)에서 또는 특정 화합물의 일부일 때 나타나는 것과 다른 위상에서 동일하지 않습니다. 따라서 화합물 ZA에서 Z의 원자 부피는 화합물 ZB에서 Z의 원자 부피와 다릅니다.
왜? 그것을 이해하려면 원자를 예를 들어 구슬과 비교해야합니다. 위의 이미지에서 푸른 빛을 띠는 대리석과 같이 대리석은 매우 잘 정의 된 재료 경계를 가지고 있으며, 이는 반짝이는 표면 덕분에 볼 수 있습니다. 반대로 원자의 경계는 분산되어 있지만 원격으로 구형으로 간주 될 수 있습니다.
따라서 원자 경계를 넘어서는 점을 결정하는 것은 전자를 찾을 확률이 0이며,이 점은 고려중인 원자 주변에서 얼마나 많은 인접 원자가 상호 작용하는지에 따라 핵에 더 가깝거나 더 가까울 수 있습니다.
원자량과 반경
두 개의 H 원자가 H 2 분자에서 상호 작용할 때 핵의 위치와 그 사이의 거리 (핵간 거리)가 정의됩니다. 두 원자가 모두 구형 인 경우 반경은 핵과 퍼지 경계 사이의 거리입니다.
위 이미지에서 전자가 핵에서 멀어짐에 따라 전자를 찾을 확률이 어떻게 감소하는지 확인할 수 있습니다. 그런 다음 핵간 거리를 2로 나누면 원자 반경이 얻어집니다. 다음으로, 원자에 대한 구형 기하학을 가정하면 공식은 구의 부피를 계산하는 데 사용됩니다.
V = (4/3) (파이) r 3
이 표현에서 r은 H 2 분자에 대해 결정된 원자 반경 입니다. 이 부정확 한 방법으로 계산 된 V 값은 예를 들어 H 2 가 액체 또는 금속 상태로 간주 되는 경우 변경 될 수 있습니다 . 그러나이 방법은 원자의 모양이 상호 작용에서 이상적인 구체와 매우 멀기 때문에 매우 부정확합니다.
고체의 원자 부피를 결정하기 위해 배열과 관련된 많은 변수가 고려되며 X 선 회절 연구를 통해 얻습니다.
추가 공식
몰 질량은 화학 원소의 원자 몰을 가진 물질의 양을 나타냅니다.
단위는 g / mol입니다. 반면에 밀도는 요소 1g이 차지하는 부피입니다 : g / mL. 원자 부피의 단위는 mL / mol이므로 원하는 단위에 도달하기 위해 변수를 가지고 놀아야합니다.
(g / mol) (mL / g) = mL / mol
또는 동일한 사항 :
(몰 질량) (1 / D) = V
(몰 질량 / D) = V
따라서 원소 원자 1 몰의 부피를 쉽게 계산할 수 있습니다. 구형 부피 공식은 개별 원자의 부피를 계산합니다. 처음부터이 값에 도달하려면 Avogadro의 수 (6.02 · 10 -23 )를 통한 변환이 필요 합니다.
주기율표에서 원자량은 어떻게 다른가요?
원자가 구형으로 간주되면 그 변화는 원자 반경에서 관찰되는 것과 동일합니다. 대표적인 요소를 보여주는 위의 이미지에서 원자가 오른쪽에서 왼쪽으로 작아지는 것을 보여줍니다. 대신 위에서 아래로 더 부피가 커집니다.
이것은 같은 기간에 핵이 오른쪽으로 이동함에 따라 양성자를 통합하기 때문입니다. 이 양성자 는 실제 핵 전하 Z보다 적은 유효 핵 전하 Z ef 를 느끼는 외부 전자에 인력을 발휘합니다 .
내부 껍질의 전자는 외부 껍질의 전자를 밀어내어 핵의 영향을 줄입니다. 이것을 화면 효과라고합니다. 같은 기간에 스크린 효과는 양성자 수의 증가를 막을 수 없으므로 내부 껍질의 전자는 원자가 수축하는 것을 방해하지 않습니다.
그러나 그룹으로 내려 가면 새로운 에너지 수준이 가능 해져 전자가 핵에서 더 멀리 궤도를 돌 수 있습니다. 마찬가지로 내부 껍질의 전자 수가 증가하고 핵이 다시 양성자를 추가하면 차폐 효과가 감소하기 시작합니다.
이러한 이유로 1A 족은 8A 족 (또는 18 족)의 작은 원자와는 달리 희가스의 작은 원자와는 달리 가장 부피가 큰 원자를 갖는 것으로 인식된다.
전이 금속의 원자량
전이 금속 원자는 전자를 내부 d 궤도에 통합합니다. 스크린 효과와 실제 핵 전하 Z의 증가는 거의 똑같이 상쇄되어 원자가 같은 기간에 비슷한 크기를 유지합니다.
즉, 한 기간 동안 전이 금속은 유사한 원자 부피를 나타냅니다. 그러나 이러한 작은 차이는 금속성 결정을 정의 할 때 매우 중요합니다 (금속 구슬처럼).
예
원소의 원자 부피를 계산하기 위해 두 가지 수학 공식을 사용할 수 있으며, 각각 해당하는 예가 있습니다.
예 1
수소 원자 반지름 -37시 (= 10 1 피코 미터 주어 -12 m)를 - 세슘 -265 PM- 계산 그들의 원자 볼륨.
구형 부피 공식을 사용하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
V H = (4/3) (3.14) (37 오후) 3 = 212.07 오후 3
V Cs = (4/3) (3.14) (265 오후) 3 = 77912297.67 오후 3
그러나 피코 미터로 표현되는 이러한 부피는 엄청나게 크므로 옹스트롬 단위로 변환되어 변환 계수 (1Å / 100pm) 3를 곱합니다 .
(212.07 오후 3 ) (1Å / 100pm) 3 = 2.1207 × 10 -4 Å 3
(77912297.67 오후 3 ) (1Å / 100pm) 3 = 77.912 Å 3
따라서 작은 H 원자와 부피가 큰 Cs 원자 사이의 크기 차이가 수치 적으로 증명됩니다. 이러한 계산은 원자가 완전히 구형이며 현실 앞에서 방황한다는 진술 아래의 근사치 일 뿐이라는 것을 명심해야합니다.
예 2
순금의 밀도는 19.32g / mL이고 몰 질량은 196.97g / mol입니다. 금 원자 1 몰의 부피를 계산하기 위해 M / D 공식을 적용하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
V Au = (196.97g / mol) / (19.32g / mL) = 10.19mL / mol
즉, 1 몰의 금 원자는 10.19mL를 차지하지만 금 원자는 구체적으로 어떤 부피를 차지합니까? 그리고 그것을 pm 3 단위로 표현하는 방법은 ? 이를 위해 다음 변환 계수를 적용하십시오.
(10.19 ㎖ / ㏖) · (몰 / 6.02 * 10 개 -23 원자) · (1 m / 100cm) 3 · (1 PM / 10 -12 m) 3 = 16.92 10 · 6 오후 3
반면 금의 원자 반경은 166pm입니다. 두 볼륨 (이전 방법으로 얻은 볼륨과 구형 볼륨 공식으로 계산 된 볼륨)을 비교하면 두 볼륨이 동일한 값을 갖지 않는 것으로 나타납니다.
V Au = (4/3) (3.14) (166 pm) 3 = 19.15 · 10 6 pm 3
둘 중 허용되는 값에 가장 가까운 것은 무엇입니까? 금의 결정 구조의 X 선 회절로 얻은 실험 결과에 가장 가까운 것.
참고 문헌
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