Der Atomradius eines chemischen Elements ist ein Maß der Größe seiner Atome, gewöhnlich die bösartige oder typische Entfernung vom Kern bis die Grenze der Umgebungswolke von Elektronen. Da die Grenze nicht eine bestimmte physische Entität ist, gibt es verschiedene nichtgleichwertige Definitionen des Atomradius.

Abhängig von der Definition kann der Begriff nur für isolierte Atome, oder auch für Atome in der kondensierten Sache, covalently gebunden in Molekülen, oder in ionisierten und aufgeregten Staaten gelten; und sein Wert kann durch experimentelle Maße erhalten, oder von theoretischen Modellen geschätzt werden. Laut einiger Definitionen kann der Wert des Radius vom Staat und Zusammenhang des Atoms abhängen.

Das Konzept ist schwierig zu definieren, weil die Elektronen bestimmte Bahnen oder scharf definierte Reihen nicht haben. Eher müssen ihre Positionen als Wahrscheinlichkeitsvertrieb beschrieben werden, der sich allmählich verringert, als man vom Kern ohne eine scharfe Abkürzung abrückt. Außerdem, in der kondensierten Sache und den Molekülen, überlappen die Elektronwolken der Atome gewöhnlich einigermaßen, und einige der Elektronen können über ein großes Gebiet wandern, das zwei oder mehr Atome umfasst.

Trotz dieser Begriffsschwierigkeiten laut der meisten Definitionen erstrecken sich die Radien von isolierten neutralen Atomen zwischen 30 und 15:00 Uhr (trillionths von einem Meter), oder zwischen 0.3 und 3 Angströmen. Deshalb ist der Radius eines Atoms mehr als 10,000mal der Radius seines Kerns (1-10 von), und weniger als 1/1000 der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes (400-700 nm).

Zu vielen Zwecken können Atome als Bereiche modelliert werden. Das ist nur eine grobe Annäherung, aber sie kann quantitative Erklärungen und Vorhersagen für viele Phänomene, wie die Dichte von Flüssigkeiten und Festkörpern, der Verbreitung von Flüssigkeiten durch molekulare Siebe, die Einordnung von Atomen und Ionen in Kristallen, und der Größe und Gestalt von Molekülen zur Verfügung stellen.

Atomradien ändern sich in einer voraussagbaren und erklärbaren Weise über das Periodensystem. Zum Beispiel nehmen die Radien allgemein entlang jeder Periode (Reihe) des Tisches von den alkalischen Metallen bis das edle Benzin ab; und vergrößern Sie unten jede Gruppe (Säule). Der Radius nimmt scharf zwischen dem edlen Benzin am Ende jeder Periode und dem alkalischen Metall am Anfang der nächsten Periode zu. Diese Tendenzen der Atomradien (und der verschiedenen anderen Chemikalie und physikalischen Eigenschaften der Elemente) können durch die Elektronschale-Theorie des Atoms erklärt werden; sie haben wichtige Beweise für die Entwicklung und Bestätigung der Quant-Theorie zur Verfügung gestellt.

Geschichte

1920, kurz nachdem es möglich geworden war, die Größen von Atomen mit der Röntgenstrahl-Kristallographie zu bestimmen, wurde es darauf hingewiesen, dass alle Atome desselben Elements dieselben Radien haben. Jedoch, 1923, als mehr Kristalldaten verfügbar geworden waren, wurde es gefunden, dass die Annäherung eines Atoms als ein Bereich nicht notwendigerweise hält, wenn sie dasselbe Atom in verschiedenen Kristallstrukturen vergleicht.

Definitionen

Weit verwendete Definitionen des Atomradius schließen ein:

• Radius von Van der Waals: Im Prinzip, Hälfte der minimalen Entfernung zwischen den Kernen von zwei Atomen des Elements, die zu demselben Molekül nicht gebunden werden.
• Ionischer Radius: Der nominelle Radius der Ionen eines Elements in einem spezifischen Ionisationsstaat, der aus dem Abstand von Atomkernen in kristallenen Salzen abgeleitet ist, die dieses Ion einschließen. Im Prinzip sollte der Abstand zwischen zwei angrenzenden entgegengesetzt beladenen Ionen (die Länge des ionischen Bandes zwischen ihnen) der Summe ihrer ionischen Radien gleichkommen.
• Radius von Covalent: Der nominelle Radius der Atome eines Elements, als covalently zu anderen Atomen, wie abgeleitet, die Trennung zwischen den Atomkernen in Molekülen gebunden hat. Im Prinzip sollte die Entfernung zwischen zwei Atomen, die zu einander in einem Molekül gebunden werden (die Länge davon covalent Band) der Summe ihrer covalent Radien gleichkommen.
• Metallischer Radius: der nominelle Radius von Atomen eines Elements, wenn angeschlossen, mit anderen Atomen durch metallische Obligationen.
• Radius von Bohr: Der Radius der Elektronbahn der niedrigsten Energie, die durch das Modell von Bohr des Atoms (1913) vorausgesagt ist. Es ist nur auf Atome und Ionen mit einem einzelnen Elektron, wie Wasserstoff, einzeln ionisiertes Helium und positronium anwendbar. Obwohl das Modell selbst jetzt veraltet ist, wird der Radius von Bohr für das Wasserstoffatom noch als eine wichtige physische Konstante betrachtet.

Empirisch gemessene Atomradien

Die folgenden Tabellenshows haben empirisch covalent Radien für die Elemente, wie veröffentlicht, durch J. C. Slater 1964 gemessen. Die Werte sind in picometers (Premierminister), mit einer Genauigkeit ungefähr um 17:00 Uhr. Der Schatten der Kasten-Reihen von rot bis gelb als der Radius nimmt zu; grau zeigt an fehlen Daten.

Erklärung der allgemeinen Tendenzen

Auf die Weise ändert sich der Atomradius mit der Erhöhung der Atomnummer kann durch die Einordnung von Elektronen in Schalen der festen Kapazität erklärt werden. Die Schalen werden allgemein in der Größenordnung vom zunehmenden Radius gefüllt, da die negativ beladenen Elektronen durch die positiv beladenen Protone im Kern angezogen werden. Als die Atomnummer entlang jeder Reihe des Periodensystems zunimmt, treten die zusätzlichen Elektronen in dieselbe äußerste Schale ein; wessen sich Radius allmählich wegen der zunehmenden Kernanklage zusammenzieht. In einem edlen Benzin wird die äußerste Schale völlig gefüllt; deshalb wird das zusätzliche Elektron von folgendem alkalischem Metall in die folgende Außenschale eintreten, für die plötzliche Zunahme im Atomradius verantwortlich seiend.

Die zunehmende Kernanklage wird durch die steigende Zahl von Elektronen, ein Phänomen teilweise ausgeglichen, das als Abschirmung bekannt ist; der erklärt, warum die Größe von Atomen gewöhnlich unten jede Säule vergrößert. Jedoch gibt es zwei Gelegenheiten, wo Abschirmung weniger wirksam ist: In diesen Fällen sind die Atome kleiner, als es sonst erwartet würde.

Der folgende Tisch fasst die Hauptphänomene zusammen, die den Atomradius eines Elements beeinflussen:

Zusammenziehung von Lanthanide

Die Elektronen in der 4f-Subschale, die von Cerium (Z = 58) zum Lutetium (Z = 71) progressiv gefüllt wird, sind bei der Abschirmung der zunehmenden Kernanklage von den Subschalen weiter nicht besonders wirksam. Die Elemente sofort im Anschluss an den lanthanides haben Atomradien, die kleiner sind, als es erwartet würde, und die fast zu den Atomradien der Elemente sofort über ihnen identisch sind. Folglich hat Hafnium eigentlich denselben Atomradius (und Chemie) als Zirkonium, und Tantal hat einen Atomradius, der Niobium und so weiter ähnlich ist. Die Wirkung der lanthanide Zusammenziehung ist bis zu Platin bemerkenswert (Z = 78), nach dem es durch eine relativistische als die träge Paar-Wirkung bekannte Wirkung maskiert wird.

Wegen der lanthanide Zusammenziehung können die 5 im Anschluss an Beobachtungen gezogen werden:

1. Die Größe von Ionen von Ln nimmt regelmäßig mit der Atomnummer ab. Gemäß den Regierungen von Fajans vergrößert die Abnahme in der Größe von Ionen von Ln den covalent Charakter und vermindert den grundlegenden Charakter zwischen Ionen von Ln und OH in Ln (OH). Folglich wird die Ordnung der Größe von Ln gegeben: La> Ce>......> Lu.
2. Es gibt eine regelmäßige Abnahme in ihren ionischen Radien.
3. Es gibt eine regelmäßige Abnahme in ihrer Tendenz, als ein abnehmender Agent mit der Zunahme in der Atomnummer zu handeln.
4. Die zweiten und dritten Reihen von D-Block-Übergang-Elementen sind in Eigenschaften ziemlich nah.
5. Folglich kommen diese Elemente zusammen in natürlichen Mineralen vor und sind schwierig sich zu trennen.

D-Block-Zusammenziehung

Die D-Block-Zusammenziehung ist weniger ausgesprochen als die lanthanide Zusammenziehung, aber entsteht aus einer ähnlichen Ursache. In diesem Fall ist es die schlechte Abschirmungskapazität der 3. Elektronen, die die Atomradien und Chemie der Elemente sofort im Anschluss an die erste Reihe der Übergang-Metalle, von Gallium (Z = 31) zu Brom (Z = 35) betrifft.

Berechnete Atomradien

Der folgende Tisch zeigt Atomradien, die von theoretischen Modellen, wie veröffentlicht, durch Enrico Clementi und andere 1967 geschätzt sind. Die Werte sind in picometres (Premierminister).

Siehe auch

• Atomradien der Elemente (Datenseite)
• Chemisches Band
• Radius von Covalent
• Band-Länge
• Hindernis von Steric