Plik objętość atomowa jest wartością względną, która wskazuje na związek między masą molową pierwiastka a jego gęstością. Więc ta objętość zależy od gęstości pierwiastka, a gęstość zależy z kolei od fazy i tego, jak są w niej ułożone atomy..
Zatem objętość atomowa pierwiastka Z nie jest taka sama w fazie innej niż ta, którą wykazuje w temperaturze pokojowej (ciekłej, stałej lub gazowej) lub gdy jest częścią pewnych związków. Zatem objętość atomowa Z w związku ZA różni się od objętości Z w związku ZB.
Dlaczego? Aby to zrozumieć, trzeba porównać atomy np. Z kulkami. Kulki, podobnie jak te niebieskawe na powyższym obrazku, mają bardzo dobrze zdefiniowaną granicę materiału, którą widać dzięki błyszczącej powierzchni. W przeciwieństwie do tego granica atomów jest rozproszona, chociaż można je uznać za zdalnie kuliste.
Zatem tym, co decyduje o punkcie poza granicą atomu, jest zerowe prawdopodobieństwo znalezienia elektronu, a ten punkt może znajdować się dalej lub bliżej jądra, w zależności od tego, ile sąsiednich atomów oddziałuje wokół rozważanego atomu..
Indeks artykułów
Poprzez interakcję dwóch atomów H w cząsteczce H.dwa, określa się pozycje ich jąder oraz odległości między nimi (odległości międzyjądrowe). Jeśli oba atomy są kuliste, promień to odległość między jądrem a rozmytą granicą:
Na powyższym obrazku możesz zobaczyć, jak prawdopodobieństwo znalezienia elektronu spada, gdy oddala się od jądra. Następnie dzieląc odległość międzyjądrową przez dwa, otrzymujemy promień atomowy. Następnie, zakładając sferyczną geometrię atomów, wzór służy do obliczenia objętości kuli:
V = (4/3) (Pi) r3
W tym wyrażeniu r jest promieniem atomowym określonym dla cząsteczki H.dwa. Wartość V obliczona tą nieprecyzyjną metodą może ulec zmianie, jeśli na przykład weźmie się pod uwagę H.dwa w stanie ciekłym lub metalicznym. Jednak ta metoda jest bardzo niedokładna, ponieważ kształty atomów są bardzo dalekie od idealnej kuli w ich oddziaływaniach..
Aby określić objętości atomów w ciałach stałych, bierze się pod uwagę wiele zmiennych dotyczących ułożenia, które uzyskuje się w badaniach dyfrakcji rentgenowskiej..
Masa molowa wyraża ilość materii, która ma mol atomów pierwiastka chemicznego.
Jego jednostki to g / mol. Z drugiej strony gęstość to objętość, jaką zajmuje jeden gram pierwiastka: g / ml. Ponieważ jednostkami objętości atomowej są ml / mol, musisz bawić się zmiennymi, aby uzyskać żądane jednostki:
(g / mol) (ml / g) = ml / mol
A co to jest to samo:
(Masa cząsteczkowa) (1 / D) = V
(Masa molowa / D) = V
W ten sposób można łatwo obliczyć objętość jednego mola atomów pierwiastka; natomiast za pomocą wzoru na objętość kulistą oblicza się objętość pojedynczego atomu. Aby uzyskać tę wartość od pierwszej, konieczna jest konwersja przez liczbę Avogadro (6,02 · 10-2. 3).
Jeśli atomy zostaną uznane za kuliste, wówczas ich zmienność będzie taka sama, jak obserwowana w promieniach atomowych. Na powyższym obrazku, który przedstawia reprezentatywne pierwiastki, pokazano, że od prawej do lewej atomy stają się mniejsze; zamiast tego od góry do dołu stają się bardziej obszerne.
Dzieje się tak, ponieważ w tym samym okresie jądro obejmuje protony, gdy porusza się w prawo. Te protony wywierają przyciągającą siłę na zewnętrzne elektrony, które odczuwają efektywny ładunek jądrowy Z.ef, mniej niż rzeczywisty ładunek jądrowy Z.
Elektrony z wewnętrznych powłok odpychają elektrony z zewnętrznej powłoki, zmniejszając wpływ jądra na nie; jest to znane jako efekt ekranowy. W tym samym okresie efekt rastra nie może przeciwdziałać wzrostowi liczby protonów, więc elektrony w powłoce wewnętrznej nie zapobiegają kurczeniu się atomów..
Jednak zejście do grupy umożliwia nowe poziomy energii, które pozwalają elektronom na orbitowanie dalej od jądra. Podobnie wzrasta liczba elektronów w powłoce wewnętrznej, których działanie ekranujące zaczyna słabnąć, jeśli jądro ponownie doda protony..
Z tych powodów ocenia się, że grupa 1A ma atomy o największej objętości, w przeciwieństwie do małych atomów z grupy 8A (lub 18), w przypadku gazów szlachetnych..
Atomy metali przejściowych włączają elektrony do wewnętrznych orbitali d. Ten wzrost efektu ekranu i, podobnie jak rzeczywisty ładunek jądrowy Z, znosi się prawie równo, tak że ich atomy zachowują podobny rozmiar w tym samym okresie..
Innymi słowy: w jednym okresie metale przejściowe wykazują podobne objętości atomowe. Jednak te małe różnice są niezwykle istotne przy definiowaniu kryształów metalicznych (tak jakby były metalowymi kulkami).
Dostępne są dwa wzory matematyczne do obliczania objętości atomowej pierwiastka, każdy z odpowiadającymi mu przykładami.
Biorąc pod uwagę promień atomowy wodoru -37 pm (1 pikometr = 10-12m) - i cezu -265 pm-, oblicz ich objętości atomowe.
Korzystając ze wzoru na objętość sferyczną, mamy zatem:
VH.= (4/3) (3.14) (37 pm)3= 212,07 pm3
VCs= (4/3) (3.14) (265 po południu)3= 77912297,67 pm3
Jednak te objętości wyrażone w pikometrach są wygórowane, więc są przekształcane w jednostki angstremów, mnożąc je przez współczynnik konwersji (1Å / 100pm)3:
(212.07 po południu3) (1Å / 100pm)3= 2,1207 × 10-4 DO3
(77912297,67 pm3) (1Å / 100pm)3= 77,912 A3
Zatem różnice w wielkości między małym atomem H a masywnym atomem Cs są potwierdzone numerycznie. Należy pamiętać, że obliczenia te są jedynie przybliżeniami pod stwierdzeniem, że atom jest całkowicie kulisty, co błądzi przed rzeczywistością..
Gęstość czystego złota wynosi 19,32 g / ml, a jego masa molowa 196,97 g / mol. Stosując wzór M / D do obliczenia objętości jednego mola atomów złota otrzymujemy:
VAu= (196,97 g / mol) / (19,32 g / ml) = 10,19 ml / mol
Oznacza to, że 1 mol atomów złota zajmuje 10,19 ml, ale jaką objętość konkretnie zajmuje atom złota? I jak to wyrazić w jednostkach pm3? W tym celu wystarczy zastosować następujące współczynniki konwersji:
(10,19 ml / mol) · (mol / 6,02 · 10-2. 3 atomów) · (1 m / 100 cm)3(13:00 / 10-12m)3= 16,92 · 106 po południu3
Z drugiej strony, promień atomowy złota wynosi 166 µm. Jeśli porównamy obie objętości - tę otrzymaną poprzednią metodą i tę obliczoną za pomocą wzoru na objętość kulistą - okaże się, że nie mają one tej samej wartości:
VAu= (4/3) (3,14) (166 po południu)3= 19,15 · 106 po południu3
Która z nich jest najbliższa akceptowanej wartości? Ten, który jest najbliższy wynikom eksperymentalnym uzyskanym przez dyfrakcję rentgenowską struktury krystalicznej złota.
Jeszcze bez komentarzy