Rayon atomique comment est mesuré, comment il change dans le tableau périodique, exemples

Le rayon atomique c'est un paramètre important pour les propriétés périodiques des éléments du tableau périodique. Il est directement lié à la taille des atomes, car à un plus grand rayon, plus gros ou volumineux. De même, il est lié aux caractéristiques électroniques de la même chose.

Tant qu'un atome a plus d'électrons, plus sa taille atomique et son rayon sont grands. Les deux sont définis par les électrons de l'enveloppe de valence, car à des distances au-delà de leur orbite, la probabilité de trouver un électron est proche de zéro. Le contraire se produit au voisinage du noyau: la probabilité de trouver un électron augmente.

L'image supérieure représente un emballage de boules de coton. Notez que chacun est entouré de six voisins, sans compter une autre rangée supérieure ou inférieure possible. La manière dont les boules de coton sont compactées définira leurs tailles et, par conséquent, leurs rayons; comme cela arrive avec les atomes.

Les éléments en fonction de leur nature chimique interagissent avec leurs propres atomes d'une manière ou d'une autre. Par conséquent, la magnitude du rayon atomique varie selon le type de liaison présent et le compactage solide de ses atomes.

Index

• 1 Comment le rayon atomique est-il mesuré?
  • 1.1 Détermination de la distance internucléaire
  • 1.2 Unités
• 2 Comment change-t-il dans le tableau périodique?
  • 2.1 sur une période
  • 2.2 Descendant par groupe
  • 2.3 contraction des lanthanides
• 3 exemples
• 4 références

Comment le rayon atomique est-il mesuré?

Dans l'image principale, il est facile de mesurer le diamètre des boules de coton, puis de le diviser par deux. Cependant, la sphère d'un atome n'est pas entièrement définie. Parce que? Parce que les électrons circulent et diffusent dans des régions spécifiques de l'espace: les orbitales.

Par conséquent, l'atome peut être considéré comme une sphère à bords impalpables, qu'il est impossible de dire avec certitude dans quelle mesure ils se terminent. Par exemple, dans l'image supérieure, la région centrale, proche du noyau, a une couleur plus intense, tandis que ses bords sont flous.

L'image représente une molécule diatomique E₂ (comme le Cl₂, H₂, O₂, etc.). En supposant que les atomes sont des corps sphériques, si la distance était déterminée d qui sépare les deux noyaux dans la liaison covalente, alors il suffirait de le diviser en deux moitiés (d/ 2) pour obtenir le rayon atomique; plus précisément, le rayon covalent de E pour E₂.

Et si E ne forme pas de liaisons covalentes avec lui-même, mais c'est un élément métallique? Ensuite d il serait indiqué par le nombre de voisins qui entourent E dans sa structure métallique; c'est-à-dire par le nombre de coordination (N.C) de l'atome dans l'emballage (rappelez-vous les boules de coton de l'image principale).

Détermination de la distance internucléaire

Pour déterminer d, qui est la distance internucléaire pour deux atomes dans une molécule ou un emballage, nécessite des techniques d'analyse physique.

La diffraction des rayons X est l’un des plus couramment utilisés: on y irradie un faisceau de lumière à travers un cristal et on étudie le diagramme de diffraction résultant des interactions entre les électrons et le rayonnement électromagnétique. En fonction de l'emballage, différents modèles de diffraction peuvent être obtenus et, par conséquent, d'autres valeurs de d.

Si les atomes sont "serrés" dans le réseau cristallin, ils présenteront différentes valeurs de d par rapport à ce qu'ils auraient s'ils étaient "à l'aise". En outre, ces distances internucléaires pourraient osciller en valeurs, de sorte que le rayon atomique consiste en une valeur moyenne de ces mesures.

Quel est le rapport entre le rayon atomique et le nombre de coordination? V. Goldschmidt a établi une relation entre les deux, dans laquelle pour un CN de 12, la valeur relative est 1; à partir de 0,97 pour une garniture où l'atome a N.C égal à 8; de 0,96, pour un N.C égal à 6; et 0,88 pour un CN de 4.

Unités

Parmi les valeurs pour N.C égal à 12, de nombreuses tables ont été construites où les rayons atomiques de tous les éléments du tableau périodique sont comparés.

Comme tous les éléments ne forment pas de telles structures compactes (N.C moins de 12), la relation de V. Goldschmidt est utilisée pour calculer leurs rayons atomiques et les exprimer pour le même emballage. De cette manière, les mesures des rayons atomiques sont normalisées.

Mais dans quelles unités sont-ils exprimés? Étant donné que d est de très faible ampleur, les unités de l’angström Å doivent être utilisées (10 ∙ 10^-10m) ou également largement utilisé, le picomètre (10 ∙ 10^-12m).

Comment ça change dans le tableau périodique?

Tout au long d'une période

Les rayons atomiques déterminés pour les éléments métalliques portent le nom de rayons métalliques, tandis que pour les éléments non métalliques, les rayons covalents (comme le phosphore, P₄ou soufre, S₈).Cependant, entre les deux types de radios, la distinction est plus importante que celle du nom.

De gauche à droite dans la même période, le noyau ajoute des protons et des électrons, mais ceux-ci sont confinés au même niveau d'énergie (nombre quantique principal). En conséquence, le noyau exerce une charge nucléaire efficace croissante sur les électrons de valence, ce qui contracte le rayon atomique.

De cette manière, les éléments non métalliques dans la même période ont tendance à avoir des rayons atomiques (covalents) plus petits que les métaux (rayons métalliques).

Descendant par un groupe

En descendant par un groupe, de nouveaux niveaux d'énergie sont activés, ce qui permet aux électrons d'avoir plus d'espace. Ainsi, le nuage électronique couvre de plus grandes distances, sa périphérie floue finit par s’éloigner davantage du noyau et, par conséquent, le rayon atomique s’étend.

Contraction des lanthanides

Les électrons de la couche interne aident à protéger la charge nucléaire effective des électrons de valence. Lorsque les orbitales qui composent les couches internes ont beaucoup de "trous" (nœuds), comme avec les orbitales f, le noyau contracte fortement le rayon atomique en raison du faible effet de protection des orbitales.

Ce fait est mis en évidence dans la contraction des lanthanides au cours de la période 6 du tableau périodique. De La à Hf, il y a une contraction considérable du rayon atomique produit par les orbitales f, qui "se remplissent" lorsqu'on traverse le bloc f: celui des lanthanoïdes et des actinoïdes.

Un effet similaire peut également être observé avec les éléments du bloc p de la période 4. Cette fois-ci en raison du faible effet de protection des orbitales d qui se remplissent lorsque les périodes des métaux de transition traversent.

Des exemples

Pour la période 2 du tableau périodique, les rayons atomiques de ses éléments sont:

-Li: 257 pm

-Be: 112 heures

-B: 88 pm

-C: 77 pm

-N: 74 heures

-O: 66 pm

-F: 64 heures

Notez que le lithium métallique a le plus grand rayon atomique (257 pm), tandis que le fluor, situé à l'extrême droite de la période, est le plus petit d'entre eux (64 pm). Le rayon atomique descend de gauche à droite dans la même période et les valeurs listées le prouvent.

Le lithium, en formant des liaisons métalliques, son rayon est métallique; et le fluor, comme il forme des liaisons covalentes (F-F), son rayon est covalent.

Et si vous voulez exprimer les radios atomiques en unités d'angstrom? Il suffira de les diviser par 100: (257/100) = 2,57Å. Et ainsi de suite avec le reste des valeurs.

Références

1. Chimie 301. Atomes atomiques. Récupéré de: ch301.cm.utexas.edu
2. CK-12 Foundation. (28 juin 2016). Rayon atomique. Extrait de: chem.libretexts.org
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4. Clackamas Community College. (2002). Taille atomique Récupéré de: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (août 2012). Rayon atomique et ionique. Récupéré de: chemguide.co.uk
6. Shiver & Atkins. (2008). Chimie inorganique (Quatrième édition., Pp. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.