ISIPADU ATOM: BAGAIMANA IA BERBEZA MENGIKUT JADUAL BERKALA DAN CONTOH - KIMIA - 2025

The jumlah atom ialah nilai relatif yang menunjukkan hubungan antara jisim molar elemen dan ketumpatannya. Jadi isipadu ini bergantung pada ketumpatan unsur, dan ketumpatan bergantung pada fasa dan bagaimana atom disusun di dalamnya.

Jadi isipadu atom bagi unsur Z tidak sama dalam fasa selain yang dipamerkan pada suhu bilik (cair, pepejal atau gas), atau ketika ia adalah sebahagian daripada sebatian tertentu. Oleh itu, isipadu atom Z dalam sebatian ZA adalah berbeza dengan Z dalam sebatian ZB.

Kenapa? Untuk memahaminya, perlu membandingkan atom dengan, misalnya, guli. Kelereng, seperti kebiruan dalam gambar di atas, mempunyai batas material yang sangat jelas, yang dapat dilihat berkat permukaannya yang berkilat. Sebaliknya, batas atom tersebar, walaupun ia dapat dianggap bulat.

Oleh itu, yang menentukan titik di luar sempadan atom adalah kebarangkalian sifar untuk mencari elektron, dan titik ini mungkin lebih jauh atau lebih dekat ke nukleus bergantung pada berapa banyak atom jiran yang berinteraksi di sekitar atom yang dipertimbangkan.

Isipadu atom dan jejari

Dengan dua atom berinteraksi molekul H H dalam _dua , kedudukan pusat mereka ditakrifkan sebagai jarak antara ini (jarak internuklear). Sekiranya kedua-dua atom berbentuk sfera, jejari adalah jarak antara nukleus dan batas kabur:

Dalam gambar di atas anda dapat melihat bagaimana kebarangkalian menjumpai elektron berkurang ketika ia menjauh dari nukleus. Kemudian membahagi jarak antara nuklear dengan dua, jejari atom diperoleh. Seterusnya, dengan mengandaikan geometri sfera untuk atom, formula digunakan untuk mengira isipadu sfera:

V = (4/3) (Pi) r ³

Dalam ungkapan r ini adalah jejari atom ditentukan untuk H ₂ molekul . Nilai V dikira dengan kaedah tidak tepat ini boleh berubah jika, sebagai contoh, H ₂ tidak dalam keadaan cecair atau logam. Walau bagaimanapun, kaedah ini sangat tidak tepat kerana bentuk atomnya sangat jauh dari bidang ideal dalam interaksi mereka.

Untuk menentukan isi padu atom dalam pepejal, banyak pemboleh ubah mengenai susunan diambil kira, dan yang diperolehi oleh kajian difraksi sinar-X.

Formula tambahan

Jisim molar menyatakan jumlah jirim yang mempunyai mol atom unsur kimia.

Unitnya ialah g / mol. Sebaliknya, ketumpatan adalah isipadu yang diisi oleh satu gram unsur: g / mL. Oleh kerana unit isipadu atom adalah mL / mol, kita harus bermain dengan pemboleh ubah untuk sampai ke unit yang diinginkan:

(g / mol) (mL / g) = mL / mol

Atau apa yang sama:

(Jisim molar) (1 / D) = V

(Jisim molar / D) = V

Oleh itu, isipadu satu mol atom unsur dapat dikira dengan mudah; sementara formula isipadu sfera mengira isipadu atom individu. Untuk mencapai nilai ini dari yang pertama, penukaran diperlukan melalui nombor Avogadro (6.02 · 10 ^-23 ).

Bagaimana isipadu atom berbeza pada jadual berkala?

Sekiranya atom dianggap sfera, maka variasinya akan sama seperti yang diperhatikan dalam radius atom. Dalam gambar di atas, yang menunjukkan elemen perwakilan, digambarkan bahawa dari kanan ke kiri atom semakin kecil; sebaliknya, dari atas ke bawah mereka menjadi lebih hebat.

Ini kerana dalam tempoh yang sama nukleus menggabungkan proton ketika bergerak ke kanan. Proton ini memberikan daya tarikan yang menarik pada elektron luaran, yang merasakan muatan nuklear Z _{ef yang berkesan} , kurang daripada muatan nuklear Z yang sebenar.

Elektron dari cangkang dalam menghalau cangkang luar, mengurangkan kesan nukleus ke atasnya; ini dikenali sebagai kesan skrin. Dalam jangka masa yang sama, kesan skrin tidak dapat mengatasi peningkatan jumlah proton, sehingga elektron dalam cangkang dalam tidak mencegah atom berkontrak.

Walau bagaimanapun, turun ke dalam kumpulan membolehkan tahap tenaga baru, yang membolehkan elektron mengorbit lebih jauh dari nukleus. Begitu juga, bilangan elektron dalam cengkerang dalam meningkat, kesan pelindungnya mulai berkurang jika inti menambahkan proton lagi.

Atas sebab-sebab ini, difahami bahawa kumpulan 1A mempunyai atom paling besar, tidak seperti atom kecil kumpulan 8A (atau 18), iaitu gas mulia.

Isipadu atom logam peralihan

Atom logam peralihan memasukkan elektron ke dalam orbital d. Peningkatan ini pada kesan skrin dan, begitu juga dengan muatan nuklear Z yang sebenarnya, membatalkan hampir sama, sehingga atomnya mengekalkan ukuran yang sama dalam jangka masa yang sama.

Dengan kata lain: dalam satu tempoh, logam peralihan menunjukkan isi padu atom yang serupa. Walau bagaimanapun, perbezaan kecil ini sangat ketara ketika menentukan kristal logam (seolah-olah ia adalah guli logam).

Contoh

Dua formula matematik tersedia untuk mengira isipadu atom suatu elemen, masing-masing dengan contoh yang sesuai.

Contoh 1

Diberi jejari atom hidrogen -37 pm (1 picometer = 10 ^-12 m) - dan cesium -265 pm-, hitung isi padu atomnya.

Dengan menggunakan formula isipadu sfera, kita kemudian mempunyai:

V _H = (4/3) (3.14) (37 petang) ³ = 212.07 petang ³

V _Cs = (4/3) (3.14) (265 pm) ³ = 77912297.67 pm ³

Walau bagaimanapun, jumlah ini dinyatakan dalam picometer selangit, jadi ia berubah menjadi satuan angstrom, mengalikannya dengan faktor penukaran (1Å / 100pm) ³ :

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

(77912297.67 pm ³ ) (1Å / 100pm) ³ = 77.912 Å ³

Oleh itu, perbezaan ukuran antara atom H kecil dan atom Cs besar dibuktikan secara berangka. Harus diingat bahawa pengiraan ini hanyalah perkiraan di bawah pernyataan bahawa atom benar-benar sfera, yang mengembara di hadapan realiti.

Contoh 2

Ketumpatan emas tulen ialah 19.32 g / mL dan jisim molarnya ialah 196.97 g / mol. Dengan menggunakan formula M / D untuk mengira isipadu satu mol atom emas, berikut diperoleh:

V _Au = (196.97 g / mol) / (19.32 g / mL) = 10.19 mL / mol

Maksudnya, 1 mol atom emas menempati 10,19 mL, tetapi berapakah jumlah atom emas yang diduduki secara khusus? Dan bagaimana cara menyatakannya dalam unit pm ³ ? Untuk ini, terapkan faktor penukaran berikut:

(10.19 mL / mol) · (mol / 6.02 · 10 ^-23 atom) · (1 m / 100 cm) ³ · (1 pm / 10 ^-12 m) ³ = 16.92 · 10 ⁶ pm ³

Sebaliknya, jari-jari atom emas ialah 166 pm. Sekiranya kedua-dua jilid dibandingkan - yang diperoleh dengan kaedah sebelumnya dan yang dihitung dengan formula isipadu sfera - akan didapati bahawa mereka tidak mempunyai nilai yang sama:

V _Au = (4/3) (3.14) (166 pm) ³ = 19.15 · 10 ⁶ pm ³

Yang manakah paling dekat dengan nilai yang diterima? Yang paling hampir dengan hasil eksperimen yang diperolehi oleh pembelauan sinar-X struktur kristal emas.

Rujukan

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (9 Disember 2017). Definisi Isipadu Atom. Diakses pada 6 Jun 2018, dari: thinkco.com
2. Mayfair, Andrew. (13 Mac 2018). Cara Mengira Isipadu Atom. Ilmu Pengetahuan. Diakses pada 6 Jun 2018, dari: sciencing.com
3. Wiki Kids Ltd. (2018). Keluk Isipadu Atomik Lothar Meyer. Diakses pada 6 Jun 2018, dari: wonderwhizkids.com
4. Lumen. Trend Berkala: Radius Atom. Diakses pada 6 Jun 2018, dari :ursus.lumenlearning.com
5. Camilo J. Derpich. Isipadu dan ketumpatan atom. Diakses pada 6 Jun 2018, dari: es-puraquimica.weebly.com
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE, hlm 222-224.
7. Yayasan CK-12. (22 Februari 2010). Saiz atom perbandingan. . Diakses pada 06 Jun 2018, dari: commons.wikimedia.org
8. Yayasan CK-12. (22 Februari 2010). Jejari atom H ₂ . . Diakses pada 06 Jun 2018, dari: commons.wikimedia.org