Benötigen Sie Informationen zu Atomradiustrends? Was ist der Trend beim Atomradius? In diesem Leitfaden Wir werden Atomradius-Trends und ihre Funktionsweise anschaulich erklären. Wir besprechen auch Ausnahmen von den Trends und wie Sie diese Informationen als Teil eines umfassenderen Verständnisses der Chemie nutzen können.

Bevor wir uns mit Atomradiustrends befassen, werfen wir einen Blick auf einige grundlegende Begriffe. Ein Atom ist eine Grundeinheit eines chemischen Elements wie Wasserstoff, Helium, Kalium usw. Ein Radius ist der Abstand zwischen der Mitte eines Objekts und seinem Außenrand.

Ein Atomradius ist die Hälfte des Abstands zwischen den Kernen zweier Atome. Atomradien werden in Pikometern gemessen (ein Pikometer entspricht einem Billionstel Meter). Wasserstoff (H) hat den kleinsten durchschnittlichen Atomradius bei etwa 25 Uhr, während Cäsium (Cs) den größten durchschnittlichen Radius bei etwa 260 Uhr hat.

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Was sind die Atomradius-Trends? Was verursacht sie?

Es gibt zwei Haupttrends beim Atomradius. Ein Atomradiustrend tritt auf, wenn Sie sich von links nach rechts im Periodensystem bewegen (innerhalb einer Periode), und der andere Trend tritt auf, wenn Sie sich vom oberen Ende des Periodensystems nach unten bewegen (innerhalb einer Gruppe). Unten ist ein Periodensystem mit Pfeilen, die zeigen, wie sich Atomradien ändern um Ihnen zu helfen, jeden Atomradius-Trend zu verstehen und zu visualisieren. Am Ende dieses Abschnitts finden Sie eine Tabelle mit dem geschätzten empirischen Atomradius für jedes Element.

Atomradius-Trend 1: Atomradien nehmen über einen Zeitraum von links nach rechts ab

Der erste periodische Trend des Atomradius ist dieser Die Atomgröße nimmt ab, wenn man sich über einen Zeitraum von links nach rechts bewegt. Innerhalb einer Periode der Elemente wird jedes neue Elektron derselben Hülle hinzugefügt. Wenn ein Elektron hinzugefügt wird, wird auch ein neues Proton zum Kern hinzugefügt, was dem Kern eine stärkere positive Ladung und eine größere Kernanziehung verleiht.

Das heißt, je mehr Protonen hinzugefügt werden, desto stärker wird der Atomkern positiv geladen, wodurch die Elektronen stärker angezogen und näher an den Atomkern herangezogen werden. Durch die Annäherung der Elektronen an den Kern wird der Radius des Atoms kleiner.

Wenn wir Kohlenstoff (C) mit der Ordnungszahl 6 und Fluor (F) mit der Ordnungszahl 9 vergleichen, können wir anhand der Atomradiustrends feststellen, dass Ein Kohlenstoffatom hat einen größeren Radius als ein Fluoratom da die drei zusätzlichen Protonen des Fluors seine Elektronen näher an den Kern ziehen und den Radius des Fluors verkleinern. Und das ist wahr; Kohlenstoff hat einen durchschnittlichen Atomradius von etwa 70 µm, während der von Fluor etwa 50 µm beträgt.

Atomradius-Trend 2: Atomradien nehmen zu, wenn Sie sich in einer Gruppe nach unten bewegen

Der zweite periodische Trend des Atomradius ist dieser Atomradien nehmen zu, wenn man sich in einer Gruppe im Periodensystem nach unten bewegt. Für jede nach unten verschobene Gruppe erhält das Atom eine zusätzliche Elektronenhülle. Jede neue Schale ist weiter vom Atomkern entfernt, wodurch sich der Atomradius vergrößert.

Während Sie vielleicht denken, dass die Valenzelektronen (die in der äußersten Schale) vom Kern angezogen werden, verhindert die Elektronenabschirmung, dass dies geschieht. Unter Elektronenabschirmung versteht man eine verringerte Anziehungskraft zwischen äußeren Elektronen und dem Kern eines Atoms, wenn das Atom mehr als eine Elektronenhülle hat. Aufgrund der Elektronenabschirmung gelangen die Valenzelektronen also nicht besonders nahe an die Mitte des Atoms, und weil sie nicht so nahe kommen können, hat das Atom einen größeren Radius.

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Beispielsweise hat Kalium (K) einen größeren durchschnittlichen Atomradius (220 pm) als Natrium (Na) (180 pm). Das Kaliumatom hat im Vergleich zum Natriumatom eine zusätzliche Elektronenhülle, was bedeutet, dass seine Valenzelektronen weiter vom Kern entfernt sind, wodurch Kalium einen größeren Atomradius hat.

Empirische Atomradien

Quelle: Webelemente

3 Ausnahmen von den Atomradius-Trends

Die beiden oben diskutierten Atomradiustrends gelten für den Großteil des Periodensystems der Elemente. Es gibt jedoch einige Ausnahmen von diesen Trends.

Eine Ausnahme bilden die Edelgase. Die sechs Edelgase in Gruppe 18 des Periodensystems sind Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr), Xenon (Xe) und Radon (Rn). Eine Ausnahme bilden die Edelgase, denn sie binden anders als andere Atome, und Edelgasatome kommen einander nicht so nahe, wenn sie sich verbinden. Weil der Atomradius die Hälfte des Abstands zwischen den Kernen beträgt zwei Atome, wie nah diese Atome beieinander sind, beeinflusst den Atomradius.

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Bei jedem Edelgas ist die äußerste Elektronenhülle vollständig gefüllt, das heißt Mehrere Edelgasatome werden durch Van-der-Waals-Kräfte und nicht durch Bindungen zusammengehalten. Van-der-Waals-Kräfte sind nicht so stark wie kovalente Bindungen, daher kommen zwei Atome, die durch Van-der-Waals-Kräfte verbunden sind, einander nicht so nahe wie zwei Atome, die durch eine kovalente Bindung verbunden sind. Das bedeutet, dass die Radien der Edelgase überschätzt würden, wenn wir versuchen würden, ihre empirischen Radien zu ermitteln. Daher hat keines der Edelgase einen empirischen Radius und folgt daher nicht den Trends des Atomradius.

Unten sehen Sie ein sehr vereinfachtes Diagramm von vier Atomen, die alle ungefähr gleich groß sind. Die beiden oberen Atome sind durch eine kovalente Bindung verbunden, was zu einer gewissen Überlappung zwischen den Atomen führt. Die beiden unteren Atome sind Edelgasatome und durch Van-der-Waals-Kräfte verbunden, die es den Atomen nicht ermöglichen, so nahe beieinander zu sein. Die roten Pfeile stellen den Abstand zwischen den Kernen dar. Die Hälfte dieses Abstands entspricht dem Atomradius. Wie du sehen kannst, Obwohl alle vier Atome ungefähr gleich groß sind, ist der Edelgasradius viel größer als der Radius der anderen Atome. Ein Vergleich der beiden Radien würde die Edelgasatome größer erscheinen lassen, obwohl sie es nicht sind. Die Einbeziehung der Edelgasradien würde den Menschen eine ungenaue Vorstellung davon vermitteln, wie groß Edelgasatome sind. Da sich Edelgasatome unterschiedlich binden, können ihre Radien nicht mit den Radien anderer Atome verglichen werden, sodass sie nicht den Trends der Atomradien folgen.

Weitere Ausnahmen sind die Lanthanoiden-Reihe und die Actiniden-Reihe am Ende des Periodensystems. Diese Elementgruppen unterscheiden sich von vielen anderen Elementen des Periodensystems und folgen nicht vielen Trends wie die anderen Elemente. Keine der Serien weist einen klaren Atomradiustrend auf.

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Wie können Sie diese Informationen nutzen?

Während Sie den Atomradius verschiedener Elemente in Ihrem täglichen Leben wahrscheinlich nicht kennen müssen, können diese Informationen dennoch hilfreich sein, wenn Sie Chemie oder ein anderes verwandtes Fach studieren. Sobald Sie jeden wichtigen Trend der Atomradiusperioden verstanden haben, ist es einfacher, andere Informationen über die Elemente zu verstehen.

Sie können sich zum Beispiel daran erinnern, dass Edelgase eine Ausnahme von den Atomradius-Trends darstellen, weil sie eine vollständige äußere Elektronenhülle haben. Diese äußeren Elektronenhüllen machen die Edelgase zudem träge und stabil. Diese Stabilität kann nützlich sein. Beispielsweise werden Ballons typischerweise mit Helium und nicht mit Wasserstoff gefüllt, da Helium viel stabiler und daher weniger entflammbar und sicherer in der Anwendung ist.

Sie können Atomradien auch verwenden, um abzuschätzen, wie reaktiv verschiedene Elemente sein werden. Atome mit kleineren Radien sind reaktiver als Atome mit größeren Radien. Die Halogene (in Gruppe 17) haben die kleinsten Durchschnittsradien im Periodensystem. Fluor hat den kleinsten Atomradius der Halogene (was angesichts der Trends sinnvoll ist) und ist daher äußerst reaktiv. Allein die Zugabe von Fluor zu Wasser erzeugt Flammen, da sich das Fluor in ein Gas verwandelt.

Zusammenfassung: Periodische Trends Atomradius

Es gibt zwei Haupttrends beim Atomradius. Der erste periodische Trend des Atomradius besteht darin, dass die Atomradien zunehmen, wenn man sich in einer Gruppe nach unten bewegt. Dies liegt an der Elektronenabschirmung. Wenn eine zusätzliche Hülle hinzugefügt wird, sind diese neuen Elektronen weiter vom Atomkern entfernt, was den Atomradius vergrößert. Der zweite periodische Trend des Atomradius besteht darin, dass die Atomgröße von links nach rechts über einen Zeitraum hinweg abnimmt Denn die stärkere positive Ladung des Atoms aufgrund der höheren Protonenanzahl zieht die Elektronen stärker an und zieht sie näher an den Kern heran, wodurch sich die Größe des Atoms verringert.

Es gibt einige Ausnahmen von diesem Trend, insbesondere die Edelgase, die keine Bindungen eingehen, wie dies bei den meisten anderen Atomen der Fall ist, sowie die Lanthaniden- und Aktinidenreihe. Mithilfe dieser Informationen können Sie das Periodensystem besser verstehen, erfahren, wie sich Atome verbinden und warum bestimmte Elemente reaktiver sind als andere.

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