Промяна на атомния радиус в зависимост от мястото на елемента в периодичната система

Нека размишляваме върху понятието "атомен размер", или "атомен радиус". На пръв поглед може да изглежда като много просто нещо. Ако се опитам да изчисля радиуса на някакъв кръгъл обект, ще се зачудя какво е разстоянието между центъра на този обект и неговата периферия. Така че дължината на тази линия ще е радиусът. Много хора, когато си мислят за атом, си представят положително ядро с протони в средата и електрони по тези фиксирани орбити около ядрото. Те може би смятат, че няколко електрона в тази орбита обикалят около ядрото, а други електрони на следващата орбита също обикалят. И може би звучи лесно да се обясни атомният радиус. Просто трябва да се изчисли разстоянието между ядрото и най-външния електрон и това да се счита за атомен радиус Това би било така, само че това не е правилен начин да се покаже как електроните са разпределени и се движат около ядрото. Орбитите на електроните не са същите като тези на планетите, които обикалят около слънцето, и това се споменава в предишни видеа. Те са в ОРБИТАЛИ, които представляват предполагаеми зони, където електроните биха могли да се намират. Но те не са добре дефинирани Например има една орбитала – като тук са показани двуизмерно, а в действителност са триизмерни – където може би има по-голяма вероятност електроните да се намират тук, което го рисувам с по-зеленикав оттенък. Има вероятност електроните да са в тази зона. Възможно е електроните да са в тази зона и също има вероятност да се намират в тази зона и също има вероятност да се намират в тази зона. А например тук е по-малко вероятно да има електрони. И ти можеш да си помислиш, че в даден момент електроните са тук. Най-външният електрон нека предположим, че е тук и може да се каже, че това е радиусът. Но в следващия момент може да се окаже, че електронът се намира на друго място. може да се окаже, че електронът се намира на друго място. Но има и друга вероятност – да се намира там. Тогава радиусът ще е различен. Така че електроните, тези орбитали, тези дифузни разпределения на вероятностите нямат ясни очертания. Тогава как може да се измери в действителност атомният радиус? Има няколко метода. Единият начин е е да се предположи, че има два еднакви атома. Те са 2 атома на един и същи елемент и не са свързани помежду си, не са част от една молекула. Някак сме успели установим най-малкото разстояние между тях без те да се свържат. Някак успяваш да видиш колко най-близо могат да застанат един до друг. Нека приемем, че това е единият атом и това е другият. И ако може да се изчисли тази минимална дистанция И ако може да се изчисли тази минимална дистанция без да има силно взаимодействие между тях. Най-малкото разстояние между двата атома се взима и се разделя на две и най-малкото разстояние между двата атома се взима и се разделя на две. Това е едната концепция. Нарича се радиус на ван дер Ваалс. Какво ще стане обаче, ако има два атома на един и същи елемент, Какво ще стане обаче, ако има два атома на един и същи елемент, които са свързани? Те се свързват помежду си чрез ковалентна връзка. Ковалентната връзка сме я споменавали и преди. Най-известният вид ковалентна връзка е... В ковалентната връзка участват два атома. Това е ядрото на единия атом и това е ядрото на другия атом. Те имат общи електрони. Като всъщност техните електронни облаци се припокриват. Електроните в ковалентната връзка Електроните в ковалентната връзка може да се намират известно време около едното ядро, а после около другото. При ковалентната връзка като тази може да се измери разстоянието между двете ядра При ковалентната връзка като тази може да се измери разстоянието между двете ядра и да се раздели на две. Това се нарича атомен радиус. Това са различни методи за изчисляване След като това се изясни, нека обърнем внимание на изменението на атомния размер, или атомния радиус, в периодичната таблица. Първото нещо, което трябва да разгледаме, е какво би било изменението на атомния радиус по периоди? какво би било изменението на атомния радиус по периоди? Нека да кажем, че сме в четвърти период и тръгнем от калий към криптон. Каква предполагаш, че ще е тенденцията тук? И ако искаш да разсъждаваш върху противоположностите – какъв мислиш, че ще е радиусът на калия в сравнение на този на криптона? какъв мислиш, че ще е радиусът на калия в сравнение на този на криптона? Препоръчвам ти да спреш видеото на пауза и да помислиш самостоятелно. В четвърти период най-външните електрони ще се намират в четвъртия слой на атомната обвивка. Тук се запълват 4s1, 4s2. След това се запълва 3d подслой, следва 4р1 и т.н. Започва да се запълва р-подслой. Като тръгнем от калий към криптон, се запълва най-външният четвърти слой. Какво всъщност става там? При калия имаме 19 протона: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19. 19 протона. И има 19 електрона. Сега ще ги нарисувам 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18... Но има само 1 електрон в най-външния четвърти слой, така че нека кажем, че този електрон е тук... не е задължително да бъде точно тук, но за да се изобрази по-добре. Така че има 1 електрон тук и още 19 протона. Така че има сила, която го привлича и го държи там. Но при криптона изведнъж има много повече положителен заряд в ядрото. Имаме 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8... Няма да ги правя всичките Има 36. Има положителен заряд от 36. Нека го напиша така: +36 А тук има +19. И има 36 електрона... Загубих им бройката. Но в най-външния четвърти слой има 2s и след това ще стане 6р. Така че има 8 в най-външния слой. Така ще станат 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Така че като размишляваме, ще установим, че има повече положителен заряд в центъра и има повече отрицателен заряд във външния слой, което ще приближи външният слой повече към вътрешността. И ще има повече привличане в този случай. И затова най-външният слой ще се придвижи навътре. Криптонът ще е по-малък, ще има по-малък радиус от този на калия. Така че общата тенденция е следната: елементите стават по-малки, като се движим надясно по периода. Това е причината най-малкият от всички атоми, елементът с най-малък атом да не е водородът, а хелият. Хелият е всъщност по-малък от водорода според това какъв метод за измерване използваш. според това какъв метод за измерване използваш. Това и защото, ако вземем най-простия случай: при водорода има един протон в ядрото и има един електрон, който образува 1s слоя, а при хелия има два протона в ядрото. а при хелия има два протона в ядрото. Няма да рисувам неутроните, очевидно е, че има различни изотопи с различен брой неутрони. Но има два електрона в най-външния слой. Така че тук има по-голяма сила на привличане. Това е +2 и тези два обединени са -2. Те ще се придвижат навътре. Така че такава е тенденцията: елементите стават все по-малки, колкото по-надясно се придвижваме по таблицата. А сега какво мислиш, че ще стане, когато се придвижваме надолу по периодичната таблица в определена група? когато се придвижваме надолу по периодичната таблица в определена група? Като слизаме надолу по групата, всеки нов елемент от групата, който добавим, е в нов период. Ние добавяме нов слой. Добавяме още, и още, и още слоеве. Тук имаме само първия слой, тук има и втори слой и така всеки слой се отдалечава все повече и повече. При придвижване надолу по периодичната таблица елементите стават по-големи. Имат по-голям атомен радиус в зависимост от това как го измерваш. Каква е общата тенденция? Ако елементите стават по-големи, като слизаме надолу, означава, че стават по-малък, като се катерим нагоре. Стават по-малки, като вървим нагоре. И кой ще бъде най-малкият от всичките? Както казахме, хелият е най-малкият. Кои ще бъдат сред най-големите атоми? Кои ще бъдат големите атоми? Това ще бъдат атомите, които се намират долу вляво. Тези са големи, тези са малки. Така че големите са тук, малките са тук. И общата тенденция е, че при придвижване от долу вляво към горе вдясно размерите намаляват.