Atomisäde

Atomille on määritetty atomisäde , jolla sen avaruuskoko voidaan arvioida. Atomin absoluuttista sädettä - ja siten myös absoluuttista kokoa - ei voida määritellä, koska atomilla on erilaiset efektiiviset koot kemiallisen sidoksen tyypistä riippuen, eikä kvanttimekaniikan ajatusten mukaan sillä ole mitään rajaa. Atomin säde määritetään välinen etäisyys Atomiydinten että kemiallisia yhdisteitä kyseisen tyypin:

Atomisäteet ovat luokkaa 10−10  m (= 1  Ångström  = 100  pm  = 0,1  nm ). Kovalenttisen säde vetymolekyyli on z. B. 32  pm , 12-kertaisen koordinoidun cesiumin metallisäde 272 pm.

Suhde jaksollisen taulukon sijaintiin

Atomisäde atomiluvun funktiona
Kuva jaksollisen järjestelmän elementtien kovalenttisten atomisäteiden osuuksista (mittakaavassa).

Atomisäteet kasvavat ylhäältä alas jaksollisen järjestelmän sisällä ja pienenevät vasemmalta oikealle jakson sisällä. Tämä selittyy sillä, että atomiluku ja siten ytimen positiivinen varaus kasvaa jaksossa . Siten atomin negatiiviset elektronit vetävät voimakkaammin. Atomisäteen pieneneminen ajanjaksolla halogeenista jalokaasuun voidaan selittää jalokaasujen erityisen vakaan elektronikonfiguraation kanssa. Säteen kasvu riviltä toiselle jokaisessa ryhmässä johtuu siitä, että uudet kuoret ovat täynnä elektroneja.

Joidenkin kemiallisten alkuaineiden atomisäteet 1
Atomiluku symboli Säde 10 −12  m
1 H 32
2 Hei 28
3 Li 152
Neljäs Olla 112
5 B. 88
6. C. 77
Seitsemäs N 70
8. O 66
9 F. 64
10 Ei 58
11 N / A 186
12 Mg 160
13 Al 143
14. päivä Si 117
15. päivä P 110
16 S. 104
17 Cl 99
18. päivä Ar 106
19. päivä K 231
20. päivä Noin 197
1 (Kovalenttiset säteet; metalleille: metallisäteet)

Metalliatomin säde, pallon tiivistys ja Bravais-ristikko

Yksinkertaisimmassa tapauksessa elementti kiteytyy kuvan 1 mukaisesti ( yksinkertainen kuutio, yksinkertainen kuutiomainen tai primitiivinen ). Halkaisija D atomin (keskustojen välinen etäisyys lähimmän viereisen atomit) voidaan laskea lähtien kuutio, joka sisältää 10 24 atomia ja jonka reunat on muodostettu siksi 10 8 atomia. Yksi mooli on 6,022-10 23 atomia. Ja se on niin monta grammaa kuin atomimassa A osoittaa. A / 0,6022 grammaa on 10 24 atomin kuution paino . Jos jaetaan tiheydellä ρ, A / (0,6022 · ρ) cm 3 on sen tilavuus. Kolmannen juuri sen annetaan pituus reunan, ja nämä kautta 10 8 on jakamalla atomi halkaisija D . Elementille polonium ( = 208,983; ρ = 9,196) tilavuus tämä kuutio on 37,737 cm 3 ja reunan pituus on 3,354 cm. Tämä tarkoittaa atomisädettä 167,7 pm; tiedonkeruut annetaan 167,5 pm.

Kuvat 1 ja 2. Vasemmalla kuutio-primitiivinen ristikko. Pallojen lähinnä (oikealla) atomien keskukset tasossa muodostavat tasasivuiset kolmiot ja yhden atomin yläpuolella olevasta tasosta tetraedraa

Kulta ( A = 196,967 g / mol; ρ = 19,282 g / cm 3 ) ei ole enää niin tarkka, virhe on noin 12%. Syy tähän ristiriitaan on se, että kultaatomeja ei ole pakattu primitiivisesti, vaan tiheämmin (kasvot keskitetty kuutio, kasvot keskitetty kuutio, fcc, yksi pallojen kahdesta lähinnä olevasta pakkauksesta; kuva 2). Ovat siellä

  • Yhdessä tasossa atomirivit siirtyvät toisiaan vastaan ​​puoli atomihalkaisijaa, jotta niitä voidaan siirtää lähemmäs toisiaan, ja
  • kummankin tason yläpuolella olevat atomit ovat ontelossa kolmen muun atomin välillä. Yhdessä ne muodostavat tetraedraa.

Tunnettu siitä, että joukko atomien suora linja, auffädelt atomi keskipisteiden välinen etäisyys kaksi riviä yhteen tasoon kuutionmuotoisessa primitiivinen / sc-verkkoon on vain D . Kasvokeskeisessä kuutio / fcc-hilassa se on pienempi, nimittäin D · (√3 / 2) (= tasasivuisen kolmion korkeus) ja kahden tason välinen etäisyys on yhtä suuri kuin tetraedrin korkeus [D · √ (2/3)]. Näiden kahden tekijän tuloksesta löytyy: Kuvitteellisen kultakuution, jolla on kuutiomainen primitiivinen kristallirakenne, tilavuus olisi √2 ≈ 1,41421 suurempi tai sen tiheys olisi √2 pienempi. Jos suoritetaan laskelma pienemmällä tiheydellä, saadaan D = 288 pm tai r = 144 pm, sopusoinnussa röntgendiffraktiosta saadun tuloksen kanssa.

On helpompaa, jos tiedät pakkaustiheydet (osuus, jonka atomien oletetaan olevan pyöreitä, muodostavat tilavuuden). Kuutiomaisen primitiivisen ristikon pakkaustiheys on 0,523599, kasvopainotteisella kuutiolla se on 0,740480. Samalla pakkaustiheydellä on myös kuusikulmainen ristikko (kerrossarja AB, kasvopainotteisella kuutiomaisella ABC: llä). Osamäärä (0,74… / 0,52…) johtaa kertoimella √2. Taulukossa on lueteltu esimerkkejä elementeistä, joiden kristallirakenne on kasvopainotteinen kuutio tai kuusikulmainen, sekä laskutoimituksen tulos ja mitattu atomisäde.

järjestysluku
numero		 elementti crystal
rakenne		 Atomimassa tiheys r laskettu [pm] r exp [pm]
Neljäs Olla Hex 9.012 1,848 112.7 112
12 Mg Hex 24.305 1.738 160.1 160
20. päivä Noin fcc 40,078 1.55 196,5 197
22. päivä Ti Hex 47,867 4,506 146.1 147
27 Co Hex 58,933 8.86 125,0 125
28 Ni fcc 58,693 8,908 124,6 124
29 Cu fcc 63,546 8,933 127,8 128
40 Zr Hex 91,224 6.506 160.3 160
46 Pd fcc 106,42 12.023 137,5 137
47 Ag fcc 107,868 10.501 144,5 144
57 La Hex 138,905 6.162 187,7 187
76 Os Hex 190,23 22.59 135,2 135
77 Ir fcc 192,217 22.56 135,7 136
78 Pt fcc 195.084 21.45 138,7 138,5
79 Au fcc 196.967 19.282 144.2 144
Kuva 3. Kasvokeskeisessä kuutiosolussa on kuusi puoliatomia kasvoissa ja yksi kahdeksas kahdeksasta atomista kulmissa, joten yhdessä ne sisältävät neljä kokonaista atomia.

Runkokeskeiselle yksisolulle (rungon keskikuutio, piilokopio; esimerkki: natrium) pakkaustiheys on 0,68175. Tiheys ρ on tässä jaettava luvulla (0,68… / 0,52…). Tämä vastaa jälleen kuvitteellisen kuution tilavuutta, jonka sc-rakenne on tällä tekijällä suurempi. Natriumin ( A = 22,9898; ρ = 0,968) [22.9898 / (0,6022 · 0,968)] · (0,68… / 0,52…) kolmannesta juuresta saadaan D = 371, Kuusitoista ja r = 185,7 pm; mitattu 186 pm.

Klassinen kristallografinen menetelmä laskee, kuinka monta atomia yksikkö solussa on. Kasvokeskeisen kuutiometrin (fcc) tapauksessa tämä sisältää neljän kokonaisen atomin osia (kuva 3). Tilavuus, jossa on neljä atomia, voidaan määrittää atomimassasta, tiheydestä ja Avogadro-luvusta, ts. Yksikköyksikön koosta (tässä tapauksessa kuution muodosta). Atomin halkaisija on solussa kahden toisiaan lähinnä olevan atomin keskipisteiden välinen etäisyys. Ne on järjestetty pinnan lävistäjää pitkin (eivätkä reunaa pitkin, koska ne ovat kauempana toisistaan). Tämä on neljä atomisädettä pitkä (kuvassa 3 atomit on esitetty selkeyden vuoksi pienempiä). Reunan pituus, lävistäjän pituus ja siten atomisäde saadaan tilavuudesta. Kuutioprimitiivisen yksikkösolun avulla laskenta voidaan suorittaa myös poloniumille.

Katso myös

kirjallisuus

Yksittäiset todisteet

  1. ↑ Polonium . uniterra.de. Haettu 28. toukokuuta 2011.
  2. ↑ Frank Rioux: Poloniumin atomisäteen laskeminen (PDF; 114 kB) users.csbsju.edu. Haettu 28. toukokuuta 2011.