Atomic Volume How It Varieert in het Periodiek Systeem en Voorbeelden



de atomair volume is een relatieve waarde die de relatie aangeeft tussen de molecuulmassa van een element en de dichtheid ervan. Dit volume is dus afhankelijk van de dichtheid van het element en de dichtheid hangt op zijn beurt af van de fase en van hoe de atomen binnen dit element zijn gerangschikt.

Dus het atomaire volume voor een Z-element is niet hetzelfde in een andere fase die verschilt van degene die bij kamertemperatuur (vloeibaar, vast of gas) vertoont, of wanneer het deel uitmaakt van bepaalde verbindingen. Aldus is het atoomvolume van Z in verbinding ZA verschillend van dat van Z in verbinding ZB.

Waarom? Om het te begrijpen, is het nodig om atomen te vergelijken met bijvoorbeeld knikkers. De knikkers, zoals de blauwachtige van het superieure beeld, hebben hun materiaalgrens zeer goed gedefinieerd, wat wordt waargenomen dankzij het schitterende oppervlak. Daarentegen is de grens van de atomen diffuus, hoewel ze op afstand sferisch kunnen worden beschouwd.

Wat dus een punt buiten de atomaire grens bepaalt, is de nulkans van het vinden van een elektron, en dit punt kan verder of dichter bij de kern zijn, afhankelijk van het aantal omliggende atomen dat interacteert rond het atoom in overweging.

index

  • 1 Atoomvolume en radius
  • 2 Aanvullende formule
  • 3 Hoe varieert het atomaire volume in het periodiek systeem?
    • 3.1 Atoomvolumes van overgangsmetalen
  • 4 voorbeelden
    • 4.1 Voorbeeld 1
    • 4.2 Voorbeeld 2
  • 5 Referenties

Atoomvolume en radius

Door interactie met twee H-atomen in het H-molecuul2, de posities van hun kernen zijn gedefinieerd evenals de afstanden ertussen (internucleaire afstanden). Als beide atomen bolvormig zijn, is de straal de afstand tussen de kern en de diffuse grens:

In het bovenste beeld is te zien hoe de waarschijnlijkheid van het vinden van een elektron afneemt als het zich van de kern verwijdert. Door de internucleaire afstand tussen twee te delen, wordt de atomaire straal verkregen. Vervolgens, uitgaande van een bolvormige geometrie voor atomen, gebruiken we de formule om het volume van een bol te berekenen:

V = (4/3) (Pi) r3

In deze uitdrukking is r de atomaire straal bepaald voor het H-molecuul2. De waarde van V berekend met deze onnauwkeurige methode kan veranderen als deze bijvoorbeeld als H wordt beschouwd2 in vloeibare of metallische toestand. Deze methode is echter zeer onnauwkeurig omdat de vormen van de atomen ver weg zijn van de ideale sfeer in hun interacties.

Om de atomaire volumes in de vaste stoffen te bepalen, worden veel variabelen met betrekking tot de opstelling in aanmerking genomen en deze worden verkregen door röntgendiffractie-onderzoeken..

Aanvullende formule

De molaire massa drukt de hoeveelheid materie uit die één mol atomen van een chemisch element heeft.

Zijn eenheden zijn g / mol. Aan de andere kant is de dichtheid het volume dat één gram van het element inneemt: g / ml. Omdat de eenheden van het atomaire volume mL / mol zijn, moet je met de variabelen spelen om de gewenste eenheden te bereiken:

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

Of wat is hetzelfde:

(Molaire massa) (1 / D) = V

(Molaire massa / D) = V

Aldus kan het volume van één mol atomen van een element eenvoudig worden berekend; terwijl met de formule van het bolvormige volume het volume van een individueel atoom wordt berekend. Om deze waarde vanaf de eerste te bereiken, is een conversie nodig via het nummer van Avogadro (6.02 · 10).-23).

Hoe varieert het atomaire volume in het periodiek systeem?

Als atomen als sferisch worden beschouwd, zal hun variatie hetzelfde zijn als waargenomen in atomaire radii. In de bovenste afbeelding, die de representatieve elementen laat zien, wordt geïllustreerd dat van rechts naar links de atomen dwergen; in plaats daarvan worden deze van boven naar beneden volumineuzer.

Dit komt omdat in dezelfde periode de kern protonen opneemt terwijl deze naar rechts beweegt. Deze protonen oefenen een aantrekkingskracht uit op de externe elektronen, die een effectieve kernlading Z voeleneff, minder dan de eigenlijke nucleaire lading Z.

De elektronen van de binnenste lagen weerstaan ​​die van de buitenste laag, waardoor het effect van de kern op deze wordt verminderd; Dit staat bekend als het schermeffect. In dezelfde periode slaagt het schermeffect er niet in om de toename van het aantal protonen tegen te gaan, zodat de elektronen in de binnenste laag de samentrekking van de atomen niet voorkomen.

Door af te dalen in een groep worden echter nieuwe energieniveaus mogelijk gemaakt, waardoor elektronen verder van de kern kunnen ronddraaien. Ook neemt het aantal elektronen in de binnenlaag toe, waarvan de afschermingseffecten beginnen te verminderen als de kern protonen weer toevoegt.

Om deze redenen kan worden gezien dat groep 1A de meest volumineuze atomen heeft, in tegenstelling tot de kleine atomen van groep 8A (of 18), die van edelgassen.

Atoomvolumes van overgangsmetalen

De atomen van de overgangsmetalen nemen elektronen op in de interne orbitalen d. Deze toename van het schermeffect en, evenals van de echte kernlading Z, worden vrijwel gelijkelijk geannuleerd, zodat hun atomen in dezelfde periode dezelfde grootte behouden.

Met andere woorden: in één periode vertonen de overgangsmetalen vergelijkbare atomaire volumes. Deze kleine verschillen zijn echter enorm belangrijk bij het definiëren van de metaalkristallen (alsof het metalen knikkers waren).

Voorbeelden

Er zijn twee wiskundige formules beschikbaar om het atomaire volume van een element te berekenen, elk met de bijbehorende voorbeelden.

Voorbeeld 1

Gezien de atomaire straal van waterstof -37 pm (1 picometer = 10-12m) - en het cesium -265 pm - bereken de atomaire volumes.

Gebruikend de formule van het bolvormige volume, hebben we dan:

VH= (4/3) (3.14) (37 uur)3= 212.07 uur3

Vcs= (4/3) (3.14) (265 uur)3= 77912297,67 uur3

Die volumes uitgedrukt in pyrometers zijn echter exorbitant, dus worden ze omgezet in eenheden van Angströms, vermenigvuldigend met de conversiefactor (1Å / 100 pm)3:

(212.07 uur3) (1Å / 100 pm)3= 2.1207 × 10-4 Å3

(77912297,67 uur3) (1Å / 100 pm)3= 77.912 Å3

Aldus blijven de verschillen in grootte tussen het kleine atoom van H en het omvangrijke atoom van Cs numeriek duidelijk. Men moet in gedachten houden dat deze berekeningen slechts benaderingen zijn onder de bewering dat een atoom volledig bolvormig is, dat afdwaalt in het zicht van de realiteit.

Voorbeeld 2

De dichtheid van zuiver goud is 19,32 g / ml en de molmassa is 196,97 g / mol. Het toepassen van de formule M / D om het volume van één mol goudatomen te berekenen, heeft de volgende kenmerken:

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

Dat wil zeggen, dat 1 mol goudatomen 10,19 ml inneemt, maar welk volume neemt een goudatoom specifiek in beslag? En hoe het uit te drukken in eenheden van pm3? Gebruik hiervoor eenvoudigweg de volgende conversiefactoren:

(10,19 ml / mol) · (mol / 6,02 · 10)-23 atomen) · (1 m / 100 cm)3· (13.00 uur / 10.00 uur-12m)3= 16,92 · 106 pm3

Aan de andere kant is de atomaire straal van goud 166 pm. Als je beide volumes vergelijkt - degene die is verkregen door de vorige methode en die is berekend met de formule van het bolvormige volume - zul je merken dat ze niet dezelfde waarde hebben:

VAu= (4/3) (3.14) (166 pm)3= 19.15 · 106 pm3

Welke van de twee is het dichtst bij de geaccepteerde waarde? Degene die het dichtst ligt bij de experimentele resultaten verkregen door röntgendiffractie van de kristallijne structuur van goud.

referenties

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (9 december 2017). Atomic Volume Definition. Opgehaald op 6 juni 2018, vanaf: thoughtco.com
  2. Mayfair, Andrew. (13 maart 2018). Hoe het volume van een atoom te berekenen. sciencing. Opgehaald op 6 juni 2018, vanaf: sciencing.com
  3. Wiki Kids Ltd. (2018). Lothar Meyer Atomic Volume Curves. Opgehaald op 6 juni 2018, van: wonderwhizkids.com
  4. Lumen. Periodieke trends: atomaire straal. Opgehaald op 6 juni 2018, vanaf: courses.lumenlearning.com
  5. Camilo J. Derpich. Volume en atoomdichtheid. Opgehaald op 6 juni 2018, vanaf: es-puraquimica.weebly.com
  6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8e druk). CENGAGE Leren, p 222-224.
  7. CK-12 Foundation. (22 februari 2010). Vergelijkende atomaire afmetingen. [Afbeelding]. Opgehaald op 6 juni 2018, van: commons.wikimedia.org
  8. CK-12 Foundation. (22 februari 2010). Atoomstraal van H2. [Afbeelding]. Opgehaald op 6 juni 2018, van: commons.wikimedia.org