De atomvolum er en relativ verdi som indikerer forholdet mellom molarmassen til et element og dens tetthet. Så dette volumet avhenger av elementets tetthet, og tettheten avhenger i sin tur av fasen og hvordan atomene er ordnet i den..
Så atomvolumet for et element Z er ikke det samme i en annen fase enn den den viser ved romtemperatur (flytende, fast eller gassformig), eller når det er en del av visse forbindelser. Dermed er atomvolumet av Z i forbindelse ZA forskjellig fra det for Z i forbindelse ZB.
Hvorfor? For å forstå det er det nødvendig å sammenligne atomer med for eksempel marmor. Kulene, som de blålige på bildet over, har en veldig veldefinert materiell kant, som kan sees takket være deres skinnende overflate. I kontrast er atomenes grense diffus, selv om de kan betraktes som eksternt sfæriske.
Det som bestemmer et punkt utenfor atomgrensen, er således null sannsynligheten for å finne et elektron, og dette punktet kan være lenger eller nærmere kjernen, avhengig av hvor mange nabeatomer som samhandler rundt det aktuelle atom..
Artikkelindeks
Ved å samhandle to H-atomer i H-molekyletto, posisjonene til kjernene deres er definert så vel som avstandene mellom dem (internukleære avstander). Hvis begge atomene er sfæriske, er radiusen avstanden mellom kjernen og den uklare grensen:
På bildet over kan du se hvordan sannsynligheten for å finne et elektron reduseres når den beveger seg bort fra kjernen. Ved å dele den kjernefysiske avstanden med to, oppnås atomradien. Deretter antar vi en sfærisk geometri for atomene, og formelen brukes til å beregne volumet til en sfære:
V = (4/3) (Pi) r3
I dette uttrykket er r atomeradiusen bestemt for H-molekyletto. Verdien av V beregnet med denne upresise metoden kan endres hvis H for eksempel vurderesto i flytende eller metallisk tilstand. Imidlertid er denne metoden veldig unøyaktig fordi formene til atomene er veldig langt fra den ideelle sfæren i deres interaksjoner..
For å bestemme atomvolumene i faste stoffer, blir mange variabler angående arrangementet tatt i betraktning, og som er oppnådd ved røntgendiffraksjonsstudier..
Molarmasse uttrykker mengden materie som har et mol atomer av et kjemisk element.
Enhetene er g / mol. På den annen side er tetthet volumet som ett gram av elementet opptar: g / ml. Siden enhetene med atomvolum er ml / mol, må du spille med variablene for å komme til de ønskede enhetene:
(g / mol) (ml / g) = ml / mol
Eller hva er det samme:
(Molarmasse) (1 / D) = V
(Molarmasse / D) = V
Dermed kan volumet av en mol atomer av et element lett beregnes; mens med formelen for det sfæriske volumet beregnes volumet til et individuelt atom. For å komme til denne verdien fra den første, er en konvertering nødvendig gjennom Avogadros nummer (6.02 · 10-2. 3).
Hvis atomene betraktes som sfæriske, vil variasjonen deres være den samme som den som observeres i atomradier. På bildet over, som viser representative elementer, er det illustrert at fra høyre til venstre blir atomer mindre; i stedet for blir de mer omfangsrike fra topp til bunn.
Dette er fordi i samme periode inneholder kjernen protoner når den beveger seg mot høyre. Disse protonene utøver en attraktiv kraft på de eksterne elektronene, som føler en effektiv kjernefysisk ladning Zef, mindre enn den faktiske kjernefysiske ladningen Z.
Elektronene til de indre skallene frastøter de fra det ytre skallet, og reduserer effekten av kjernen på dem; dette er kjent som skjermeffekten. I samme periode kan skjermeffekten ikke motvirke økningen i antall protoner, slik at elektronene i det indre skallet ikke hindrer atomer i å trekke seg sammen..
Å senke seg ned i en gruppe muliggjør imidlertid nye energinivåer, som tillater elektroner å bane lenger fra kjernen. Likeledes øker antall elektroner i det indre skallet, hvis skjermingseffekter begynner å bli redusert hvis kjernen tilfører protoner igjen..
Av disse grunner er det forstått at gruppe 1A har de mest voluminøse atomer, i motsetning til de små atomer i gruppe 8A (eller 18), de av edelgassene..
Overgangsmetallatomer inneholder elektroner i indre d-orbitaler. Denne økningen i skjermeffekt og, så vel som i den virkelige kjernefysiske ladningen Z, avbrytes nesten likt, slik at atomene deres har samme størrelse i samme periode..
Med andre ord: i en periode viser overgangsmetaller lignende atomvolum. Imidlertid er disse små forskjellene enormt viktige når man definerer metalliske krystaller (som om de var metalliske kuler).
To matematiske formler er tilgjengelige for å beregne atomvolumet til et element, hver med tilhørende eksempler.
Gitt atomradiusen av hydrogen -37 pm (1 pikometer = 10-12m) - og cesium -265 pm-, beregne atomvolumene deres.
Ved å bruke den sfæriske volumformelen har vi da:
VH= (4/3) (3.14) (37 pm)3= 212.07 pm3
VCs= (4/3) (3.14) (265 pm)3= 77912297,67 pm3
Imidlertid er disse volumene uttrykt i pikometre ublu, så de blir forvandlet til enheter av ångstrøm, multiplisert med konverteringsfaktoren (1Å / 100pm)3:
(212.07 pm3) (1Å / 100pm)3= 2.1207 × 10-4 TIL3
(77912297.67 pm3) (1Å / 100pm)3= 77,912 Å3
Dermed er forskjellene i størrelse mellom det lille H-atomet og det store Cs-atomet numerisk påvist. Det må tas i betraktning at disse beregningene bare er tilnærminger under påstanden om at et atom er helt sfærisk, som vandrer foran virkeligheten.
Tettheten av rent gull er 19,32 g / ml og dens molare masse er 196,97 g / mol. Ved å bruke M / D-formelen for å beregne volumet av en mol gullatomer, oppnås følgende:
VAu= (196,97 g / mol) / (19,32 g / mL) = 10,19 mL / mol
Det vil si at 1 mol gullatomer opptar 10,19 ml, men hvilket volum opptar et gullatom spesielt? Og hvordan uttrykke det i enheter av pm3? For dette, bruk bare følgende konverteringsfaktorer:
(10,19 ml / mol) · (mol / 6,02 · 10-2. 3 atomer) · (1 m / 100 cm)3(13.00 / 10-12m)3= 16,92 · 106 p.m3
På den annen side er atomradiusen av gull 166 pm. Hvis begge volumene sammenlignes - den som er oppnådd ved forrige metode og den som er beregnet med den sfæriske volumformelen - vil det bli funnet at de ikke har den samme verdien:
VAu= (4/3) (3.14) (166 pm)3= 19.15 · 106 p.m3
Hvilken av de to er nærmest den aksepterte verdien? Den som er nærmest eksperimentelle resultater oppnådd ved røntgendiffraksjon av krystallstrukturen av gull.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.