Elektronska Elektronska struktura atoma

15/10/2013

1

ElektronskaElektronska struktura

atoma

dr.sc. M. Cetina, doc.Tekstilno-tehnološki fakultet, Zavod za primijenjenu kemiju

Rentgenske, utraljubičaste, infracrvene, gama-zrake itd.l kt t ki l i k i l kt t ki

Emisija i apsorpcija svjetlosti

su elektromagnetski valovi, kao i elektromagnetskivalovi vidljivog dijela spektra.

Valne duljine svih valova čine elektromagnetskispektar.


Vidljiva svjetlost (λ=400-800 nm) može se rastavitiprizmom ili optičkom rešetkom.

15/10/2013

2


Užarena čvrsta tijela i taline emitiraju zrake koju činekontinuirani spektar, tj. zrake svih mogućih valnihduljina (sunčeva svjetlost).

Užareni plinovi (npr. pod utjecajem električnog luka iliiskre) daju linijski spektar, tj. emitiraju samo zrakeodređene valne duljine. Takav određen spektarkarakterističan je za svaki kemijski element te se natemelju emisijskih spektara mogu identificirati i odrediti


elementi u nekom uzorku (spektralna analiza). Npr.pobuđeni atomi natrija emitiraju žutu svjetlost(λ = 590 nm, natrijeve žarulje).

15/10/2013

3

Linijski spektar daju svi elementi kada ih na visokojtemperaturi pretvorimo u užareno plinovito stanje.

T i bi j t č d đ i kt l iTvari apsorbiraju u točno određenim spektralnimpodručjima, odnosno apsorbiraju zrake točno određenevalne duljine. Za bezbojne prozirne tvari osobito jevažna apsorpcija u ultraljubičastom i infracrvenompodručju. Tvari su bezbojne upravo zato što propuštajuvidljivi dio spektra.


M. Planck (1901. g.) je postavio kvantnu teorijudiskontinuiranosti energije: užareno tijelo ne možeemitirati ili apsorbirati energiju zračenja određene valneduljine u bilo kakvim malim količinama, već možeemitirati ili apsorbirati samo išekratnik od određenogemitirati ili apsorbirati samo višekratnik od određenognajmanjeg kvanta energije zračenja ⇒

Planckova jednadžba:

E = h · ν; E = n · h · ν

c


h = 6,6·10−34 J s ; c = 3·108 m s−1.λ

=νc

E – energija zračenja ν – frekvencija zračenja

h – Planckova konstanta λ – valna duljina zračenja

15/10/2013

4

Boja tvari i apsorpcijski spektri

Boja neke tvari uzrokovana je apsorpcijom svjetlostiAko tvar apsorbira od vidljivog dijela spektraodgovarajuće područje tada propušta ili reflektiraodgovarajuće područje tada propušta ili reflektirasvjetlost ostalog dijela spektra, a boja tvari jekomplementarna apsorbiranoj boji.

Ako tvar propušta fotone svih valnih duljinavidljivog dijela spektra onda je bezbojna, aako ih potpuno apsorbira tada je “crna”.


Ukoliko apsorbira fotone valnih duljina od400-600 nm, a propušta od 600-700 nmtada je crvena.

Da bi se ustanovilo u kojem području vidljivog dijelaspektra tvar apsorbira fotone potrebno je snimiti pomoćuspektrofotometra apsorpcijski spektar.

Iz slike apsorpcijskog spektrap p j g pvodene otopine titanovogperklorata, Ti(ClO4)3, koja sadržikompleksni ion [Ti(H2O)6]3+, vidise da ion najjače apsorbirafotone zelenog dijelaspektralnog područja (valne


Apsorpcijski spektar [Ti(H2O)6]3+

duljine λmax=492,6 nm), a najjačepropušta fotone crvenog iljubičastog dijela spektra. Zbogtoga je otopina crvenoljubičasta.

λ / nm

15/10/2013

5

cije

Apsorpcijski spektar klorofila a -apsorbira u području crvenog i plavog

dij l kt j b t l

% a

psor

pc dijela spektra pa je zbog toga zelen


valna duljina / nm

Bezbojne tvari također apsorbiraju fotone, ali nevidljivogultraljubičastog dijela spektra (λ = 10-400 nm), a svetvari koje sadrže dipolne molekule apsorbiraju unevidljivom infracrvenom spektralnom području(λ = 700 nm 1000 nm)(λ = 700 nm – 1000 nm).

Spektrometrija u ultraljubičastom i vidljivom područjuvažna je za ispitivanje molekulske strukture i elektronskekonfiguracije. Iz molekulskih spektara moguće je donijetizaključak o obliku molekula.

Ukoliko se apsorbirana energija zračenja ne pretvara u


p g j j ptoplinu već se posve ili djelomično isijava kao svjetlostgovori se o pojavi fosforescencije ili flourescencije.(zajednički naziv luminiscencija).

15/10/2013

6

E. Rutherford je tumačio da elektron kruži oko jezgre

Kvantna teorija strukture atoma,Bohrov model atoma

analogno kruženju Zemlje oko sunca po Newtonovomzakonu gibanja.

Rutherfordov model atoma nije moguć i ne može datiobjašnjenje linijskih spektara. Prema njemu bi vodikov

t d ti kt ih l ih d lji (k ti i i


atom morao dati spektar svih valnih duljina (kontinuiranispektar), a na kraju bi elektron morao pasti u jezgru, štobi dovelo do uništenja atoma.

N. Bohr (1913. g.) je riješio pitanje linijskih spektara,odnosno elektronske strukture atoma, tj. ponudio jeteorijsko objašnjenje linijskih spektara.

Tvari mogu emitirati ili apsorbirati samo u kvantimaenergije. Vodikov atom čiji elektron kruži na određenojputanji oko jezgre može emitirati kvant svjetlosti samokada elektron prelazi na određenu putanju bliže jezgri nakojoj ima manju energiju, i to manju upravo za energiju


j j j g j , j p g jzračenja h ·ν.

15/10/2013

7

Elektron vodikovog atoma može se nalaziti samo u

Bohrovi postulati

Elektron vodikovog atoma može se nalaziti samo utočno određenim putanjama, a da ne emitira energiju(stacionarna stanja) – prvi Bohrov postulat.

Najmanja od tih putanja odgovara osnovnom stanju,odnosno stanju s najmanjom energijom - to je


najstabilnije stanje atoma.

Primanjem energije atom prelazi u pobuđeno stanje jerelektron prelazi na jednu od udaljenijih putanja odjezgre, tj. na viši energijski nivo.

Elektron vraćanjem iz višeg u niži energijski nivoElektron vraćanjem iz višeg u niži energijski nivooslobađa (emitira) određenu količinu količinu energije.

h ·ν = E2 - E1


Apsorpcija i emisija energije zbiva se samo prilikomprijelaza elektrona s jedne dopuštene putanje na drugu– drugi Bohrov postulat.

15/10/2013

8

Bohr je izračunao polumjer putanja, brzinu kruženjaelektrona i energiju stacionarnih stanja vodikova atomapretpostavivši da su putanje elektrona kružnice –orbiteorbite.

Vodikov linijski spektar sastoji se od više serija uzpretpostavku da su mogući prijelasci elektrona u bilo kojienergijski nivo – treći Bohrov postulat.


Teorijski rezultati u skladu su sa stvarnim činjenicama.

J. Franck i G. Hertz (1914-1920. g.) ustanovili su da vrlobrzi elektroni u sudaru sa elektronskim omotačem atoma

Energije pobuđivanja i ionizacije

brzi elektroni u sudaru sa elektronskim omotačem atomamogu promijeniti stanje atoma ili molekule od normalnogelektronskog stanja u pobuđeno stanje. Kad je kinetičkaenergija elektrona dovoljno velika oni mogu čak izbitielektron iz atoma ili molekule i tako ih ionizirati.


Ionizacijska energija – energija potrebna da sepojedinačnom atomu u plinovitom stanju oduzmeelektron (ili više elektrona).

15/10/2013

9

Najmanju energiju ionizacije imaju atomi s najjačeizraženim metalnim karakterom. Oni najlakše gubejedan od svojih elektrona.

Energije ionizacije se smanjuju u istoj skupini sporastom atomskog broja, odnosno volumena jer jeprivlačna sila jezgre na elektron manja što je atom veći.

Energija ionizacije raste (uz manja odstupanja) unutar


periode s lijeva na desno i najveća je u atomuplemenitog plina, jer porastom atomskog broja rastenaboj jezgre, a time i njezina privlačna sila.

Helij

Neon

E i/e

V

KsenonKripton

Argon

Radon


Redni broj

15/10/2013

10

A. Sommerfeld (1915 g.) je poopćio Bohrovu teorijuprimjenivši kvantnu teoriju na općenitije eliptičneputanje. On je pretpostavio da se elektron okreće okoj k ž i ć i li tič i

Sommerfeldovo poopćenje Bohrove teorije

jezgre ne samo po kružnim već i po eliptičnimputanjama.


Eksperimentalno je utvrđeno da atomi posjedujumagnetske momente.

Elektron je negativno nabijen te zbog svoje vrtnje okovlastite osi (spin) ima magnetski moment.

Kvantna mehanika i struktura atoma

W. Heisenberg (1927. g.) je dao princip ili relacijuneodređenosti – nemoguće je istodobno ustanovitig jbrzinu, odnosno impuls elektrona (m · v) i njegov položaju prostoru.

Posljedica te činjenice je da se elektronu u atomu nemože pripisati određena orbita oko atomske jezgre i


zbog toga se govori o vjerojatnosti nalaženjaelektrona u određenom području prostora okoatomske jezgre (atomska orbitala).

15/10/2013

11

Prostor vjerojatnosti nalaženja elektrona može sepredočiti kao elektronski oblak različite gustoće.

E. Schrödinger (1926. g.) je prvi riješio problem kakoobuhvatiti dvojnu prirodu elektrona u atomu (čestičnu ivalnu) i postavio općenitu jednadžbu kojom jeobuhvaćena dvojna priroda elektrona.

Schrödingerova jednadžba valna funkcija Ψ osnovni


Schrödingerova jednadžba – valna funkcija Ψ - osnovnipostulat kvantne mehanike i vrijedi samo zbog toga štose rezultati dobiveni njezinom primjenom slažu saeksperimentom.

valne funkcije Ψ moraju sadržavati konstante određenihvrijednosti da bi zadovoljavale Schrödingerovujednadžbu - kvantni brojevi. Kvantni brojevi definirajuponašanje elektrona u elektronskom omotaču atoma.

Valne funkcije koje su određene uz pomoć četiri kvantnabroja n, l, ml i ms nazivaju se orbitalama (atomskimorbitalama).

Z bit l k ji i j i ti l i k t i b j k ž


Za orbitale koji imaju isti glavni kvantni broj, n, kažemoda pripadaju istoj elektronskoj ljusci ili istomglavnom kvantnom nivou.

15/10/2013

12

Simboli, nazivi, značenja i vrijednosti četiri kvantna broja

Kvantni broj Naziv Značenje Vrijednosti

n glavni kvantni broj

određuje broj energetskih nivoa (ljuski) i energiju koju

posjeduje elektron na1, 2 … ∝ n glavni kvantni broj posjeduje elektron na

određenom energetskom nivou (ljusci)

(K, L ….∝)

l orbitalni (sporedni) kvantni broj

određuje vrstu orbitala, odnosno broj podljusaka 0 do (n - 1)

ml magnetski kvantni broj

određuje broj orbitala unutar iste podljuske kao i njihovu

t ij t ij-l … 0 … +l


kvantni broj prostornu orijentaciju

ms spinski

kvantni broj

određuje vrtnju elektrona oko vlastite osi, što mu daje

magnetski moment +1/2, -1/2

Za l = 0 dobije se jedno rješenje valne jednadžbe ⇒s orbitala

Za l = 1 dobiju se tri rješenja valne jednadžbe ⇒p orbitale (pz, px, py) usmjerene duž osi x, y, z.


pz px py

15/10/2013

13

Za l = 2 dobije se pet rješenja valne jednadžbe ⇒d orbitale (d , d , d , d , d ).x2-y2 z2 xy xz yz

dz2dx2-y2


dxy dxz dyz

Samo je s-orbitala sfernosimetrična i prostornoneusmjerena, dok su ostale usmjerene u prostoru

Slikoviti prikazi matematičkih rješenja Schrödingerovejednadžbe ne označavaju stvarnost, jer kvantnamehanika napušta bilo kakvu predodžbu atoma nekimzornim modelom. Sva svojstva atoma dana su u strogomatematičkom obliku spomenutim jednadžbama. Onese primjenjuju za rješavanje kemijskih problema tzv.


p j j j j j j pkvantne kemije.

15/10/2013

14

Raspodjela elektrona u kvantnim nivoima i Paulijev princip

Raspodjela elektrona u pojedinim kvantnim nivoimaodređena je tzv. Paulijevim principom isključenja ilizabrane: dva elektrona u atomu ne mogu imati istevrijednosti sva četiri kvantna broja.

To znači da isto kvantno stanje u atomu može imatisamo jedan elektron, što znači da se dva elektronamoraju razlikovati barem u spinskom kvantnom broju ms.

P lj di U i t j t k j bit li ći


Posljedica: U istoj atomskoj orbitali mogu se naći samodva elektrona suprotnih spinova.

Maksimalni broj elektrona u određenoj elektronskoj ljusci= 2n2

Građa atoma i periodni sustav elemenata

Raspodjela elektrona u atomu (elektronskakonfiguracija) odvija se prema pravilu F. Hunda.g j ) j p p

Hundovo pravilo: elektroni se razmještaju unutaristovrsnih degeneriranih orbitala tako da brojnesparenih elektrona s paralelnim spinovima, a timei sumarni spinski kutni zamah bude maksimalan


(načelo maksimalnog multipliciteta), jer je tada ukupnioblak naboja elektrona maksimalno raspršen u atomu iatom ima najniže energijsko stanje.

15/10/2013

15

Stabilnost elektrona određena je privlačnom silom jezgreatoma - što je elektron bliže jezgri, atom je energijskistabilniji.

Pri pisanju elektronskekonfiguracije atoma trebapripaziti na činjenicu da jeenergijski nivo 4s orbitalemanji od energijskog nivoa3d orbitale 5s orbitale manji


3d orbitale, 5s orbitale manjiod 4d itd.

Red popunjavanja orbitala koji se temelji i naspektroskopskim podacima može se prikazati isljedećom shemom (pravilo dijagonale).


E

15/10/2013

16

Pri popunjavanju orbitala može doći i do “anomalija”uzrokovanih stabilnošću do polovice popunjenihdegeneriranih orbitala (svi spinovi su paralelni,npr. Cr ... ).

Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 [Ar] 4s1 3d5

Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 [Ar] 4s2 3d4


Cr3+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3

Cr6+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

[Ar] 3d3

[Ar]

.... i potpuno popunjenih degeneriranih orbitala (svispinovi su spareni; Cu, Ag, Au ...).

Ag 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d9 [Kr] 5s2 4d9


Ag+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 [Kr] 4d10



Ag 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 4d [Kr] 4d

15/10/2013

17

Svojstva atoma uglavnom ovise o elektronskojkonfiguraciji vanjske ljuske.

Atomi svih plemenitih plinova, osim He, imaju u vanjskojljusci 8 elektrona, tzv. oktet, tj. 4 para elektrona sasuprotnim spinovima. Uzrok velikoj stabilnosti atomaplemenitih plinova je u takovoj elektronskoj konfiguraciji ičinjenici da je prostor vjerojatnosti nalaženjaelektrona oko jezgre sferno simetričan.


j g

Svrstavanje jelemenata i

periodni zakon


15/10/2013

18

Otkrićem sve većeg broja kemijskih elemenata u prvojpolovici 19.st. ukazala se potreba za njihovimsvrstavanjem prema zajedničkim svojstvima.

J. W. Döbereiner (1817. g.) je uočio da je vrijednostAr(Sr) približno na sredini između Ar(Ca) i Ar(Ba) – trielementa ⇒ trijade. Kasnije je to otkrio i kod drugihskupina elemenata:

Ca Sr Ba


Li Na K

Cl Br I

S Se Te

J. A. R. Newlands (1864. g.) je svrstao elemente porastućoj Ar i ustanovio da se često ponavljaju kemijskasvojstva čistih tvari kod svakog osmog elementa(oktave) Stoga ih je poredao u sedam grupa(oktave). Stoga ih je poredao u sedam grupa.

D. I. Mendeljejev (1869. g.) je elemente svrstao premarelativnim atomskim masama i kemijskim svojstvima ušest grupa. On je predvidio i postojanje šest elemenatakoji će se tek otkriti i popuniti prazna mjesta u tadašnjoj


tablici elemenata opisavši točno i njihova fizička ikemijska svojstva.

15/10/2013

19

Mendeljejev je u svojim postavkama prvi uočio bitperiodnog zakona elemenata:

- elektronska struktura atoma a time i svojstva i sastavčistih tvari periodički ovise o naboju jezgre atomaelemenata.

- atomi su u periodnom sustavu svrstani premarastućem atomskom broju, tj. broju protona.

Približno u isto vrijeme sličnu je tablicu objavio i L.Meyer (1869. g.). Ustanovio je da fizičke osobineelementarnih tvari periodičke funkcije A


elementarnih tvari periodičke funkcije Ar.

Odstupanja u Ar: Ar i K, Co i Ni, Te i I, Th i Pa.

Periodni sustav elemenataElementi su svrstani u sedam horizontalnih redova –periode i osamnaest vertikalnih stupaca – skupine iligrupe.g p

Svaka perioda započinje alkalijskim elementom azavršava elementom plemenitog plina.

Elementi iste skupine grade čiste tvari sličnih kemijskih i


Elementi iste skupine grade čiste tvari sličnih kemijskih ifizičkih svojstava (srodnici). Elementi u skupinama 1. i2. i u skupinama 13.–18. nazivaju se glavnimelementima periodnog sustava.

15/10/2013

20

1

2 13 14 15 16 17

18

Skupine

ePeriodni sustav kratkih perioda

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Perio

de


lantanoidi

aktinoidi

Elementi unutar glavnih skupina pokazuju najvećusličnost u kemijskom ponašanju (tj. u kemijskimreakcijama s drugim elementima), ali unutar tihelemenata također postoje razlike. Najsličniji su alkalijskip j j j jmetali.

Elementi od 3.–12. skupine nazivaju se prijelaznimelementima, a u 3. skupini, unutar vrlo duge inepopunjene 6. i 7. periode, nalaze se unutarnji


prijelazni elementi – lantanoidi (lantanidi) i aktinoidi(aktinidi).

15/10/2013

21

Elementi na lijevoj strani i u sredini periodnog sustavatvore metale (kovine), dok se na desnoj straniperiodnog sustava nalaze elementi koji tvore nemetale.

El ti k ji či ij l i đ t l i t lElementi koji čine prijelaz između metala i nemetalanazivaju se metaloidima ili polumetalima (B, Si, Ge,As, Sb, Te, Po, At).

Prema agregacijskom stanju pri T ≈ 293 K kemijskielementi se dijele na:


elementi se dijele na:

- plinove: H2, O2, N2, F2, Cl2, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

- tekućine: Hg, Br2

- čvrste tvari: svi ostali elementi.

Li Be

H

B C N O F

He

Ne

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

MetaliNemetali

Na

K

Rb

Cs

Fr

Mg

Ca

Sr

Ba

Ra

Sc

Y

La

Ac

Ti

Zr

Hf

Rf

V

Nb

Ta

Db

Cr

Mo

W

Sg

Mn

Tc

Re

Bh

Fe

Ru

Os

Hs

Co

Rh

Ir

Mt

Ni

Pd

Pt

Cu

Ag

Au

Zn

Cd

Hg

Al

Ga

In

Tl

Si

Ge

Sn

Pb

P

As

Sb

Bi

S

Se

Te

Po

Cl

Br

I

At

Ar

Kr

Xe

Rn

Polumetali


Ce

Th

Pr

Pa

Nd

U

Pm

Np

Sm

Pu

Eu

Am

Gd

Cm

Tb

Bk

Dy

Cf

Ho

Ei

Er

Fm

Tm

Md

Yb

No

Lu

Lr

15/10/2013

22

Svojstva elementa - posljedica položajau periodnom sustavu elemenata

Energija ionizacije

Energija ionizacije je energija koja je potrebna da seg j j j g j j j ppojedinačnom atomu u plinovitom stanju oduzmeelektron (ili više elektrona).

Energije ionizacije se smanjuju u istoj skupini sporastom atomskog broja, odnosno volumena jer jeprivlačna sila jezgre na elektron manja što je atom veći.


Energija ionizacije raste (iako ne sasvim pravilno)unutar periode s lijeva na desno i najveća je u atomuplemenitog plina, jer porastom atomskog broja rastenaboj jezgre, a time i njezina privlačna sila.

Helij

Neon

E i/e

V

KsenonKripton

Argon

Radon


Redni broj

15/10/2013

23

Elektronegativnost je sposobnost (snaga) kojom atominekog elementa privlače elektrone. Skalu relativnihelektronegativnosti za elemente periodnog sustava

Elektronegativnost atoma

elektronegativnosti za elemente periodnog sustavapredložio je L. Pauling.

Elektronegativnost u tablici periodnog sustavaelemenata raste slijeva nadesno i odozdo premagore, što znači da su elementi najvećeelektronegativnosti smješteni gore desno u periodnom


sustavu, a najelektronegativniji element je fluor.Atomi s velikom elektronegativnošću lako tvore anione,a oni s najmanjom elektronegativnošću katione.


15/10/2013

24

Elektronski afinitet

Elektronski afinitet, Ea, je promjena energije nastalakada neutralni atom u plinovitom stanju primi elektron.

A(g) + e− ⎯→ A−(g)

Određuje se eksperimentalno, a proces vezanjaelektrona može se zbivati uz oslobađanje energije


(spontani proces) ili se reakcija odvija uz dovođenjeenergije.

S obzirom da elektroni oko atomske jezgre nezasjenjuju potpuno njezin naboj neutralni atom imastanoviti afinitet za elektrone koji raste s porastomefektivnog naboja jezgre, odnosno atomskog brojag j j g , g junutar iste periode.

U principu elektronski afinitet je to veći što je atommanji, jer je u tom slučaju privlačna sila jezgre veća, aodbojna sila već prisutnih elektrona manja.

Elektronski afinitet pada unutar grupe odozgo prema


dolje (vrlo slabo) i veliki elektronski afinitet imajuatomi desno u periodnom sustavu elemenata.

15/10/2013

25

Elektronski afinitet nekih elemenata periodnog sustava (kJ mol−1)*


*Pretpostavlja se da je Ea elemenata označenih zvjezdicom blizak 0 (natemelju kvantno mehaničkih računa).

Veličina atoma i iona

U određenoj periodi periodnog sustava kvantno stanjeelektrona u atomu je konstantno, ali uzduž periode rastenaboj jezgre Zbog toga dolazi do kontrakcijenaboj jezgre. Zbog toga dolazi do kontrakcije(smanjenja) elektronskog oblaka i veličina atomauzduž periode postupno se smanjuje.

S novom periodom počinje se popunjavati novi kvantninivo i to dovodi do naglog povećavanja atoma, što znači


nivo i to dovodi do naglog povećavanja atoma, što značida veličina atoma unutar grupe raste odozgo premadolje.

15/10/2013

26

Polumjeri atoma elemenata glavnih skupina periodnog sustava (pm)


Polumjer pozitivnog iona manji je od polumjeraodgovarajućeg atoma, jer zbog smanjenog negativnognaboja elektronskog oblaka poraste efektivni nabojjezgre i dolazi do kontrakcije (smanjenja) volumenajezgre i dolazi do kontrakcije (smanjenja) volumena

Polumjer negativnog iona veći je od polumjeraodgovarajućeg atoma, jer se zbog povećanognegativnog naboja elektronskog oblaka smanjujeefektivni naboj jezgre i dolazi do ekspanzije


j j g p j(povećanja) volumena

15/10/2013

27

Usporedba veličine atoma i iona

(pm

)

pm)

Redni broj

Polu

mje

r(

Polu

mje

r(p

Redni broj


Klorov atom manji je od natrijeva atoma, jer elektrone uvanjskoj ljusci klorovog atoma privlači šest protona višenego u natrijevom atomu.

U natrijevom ionu (Na+) 11 protona privlači samo 10elektrona i zbog toga je natrijev ion manji od atoma, a uelektrona i zbog toga je natrijev ion manji od atoma, a ukloridnom ionu (Cl-) 17 protona privlači 18 elektrona izbog toga je kloridni ion znatno veći od klorova atoma.


15/10/2013

28

Polumjer atoma može se odrediti iz međuatomskihudaljenosti pomoću difrakcije rentgenskih zraka ielektronskih zraka.

U metalima se definira kao jednapolovina udaljenosti između središtadva susjedna atoma.


Kovalentni radijus (polumjer) atoma definira se kaopolovina međuatomske udaljenosti u molekulielementarne tvari (npr. I2), tj. jedna polovina duljinekovalentne veze, odnosno jedna polovina udaljenostiizmeđu središta (jezgara) dvaju atoma u molekuli)između središta (jezgara) dvaju atoma u molekuli).


15/10/2013

29

van der Waalsov radijus (polumjer) atoma predstavljapolovinu međuatomske udaljenosti dva istovrsna atomakoji su u dodiru, ali nisu međusobno povezani nitikovalentnom niti ionskom vezom. Ako je razmak izmeđuatoma susjednih molekula koji su u kontaktu manji odatoma susjednih molekula koji su u kontaktu manji odzbroja njihovih van der Waalsovih radijusa (polumjera)onda između tih atoma postoji neka interakcija -međudjelovanje (neki oblik vezanja).

Polumjer određenog atoma ovisi o jakosti veze, jer je

2r


međuatomska udaljenost u molekuli to manja što jeveza čvršća. Npr. polumjer ugljikova atoma ujednostrukoj vezi iznosi 77 pm, u dvostrukoj 67 pm, a utrostrukoj 60 pm.

pomoću difrakcije rentgenskih zraka na ionskimkristalima može se odrediti i ionski polumjer (radijus).

Veličinom atoma i iona mogu se protumačiti mnogasvojstva tvari. Sličnost u veličini ionskog polumjeradovodi do sličnosti u svojstvima.

Kako polumjer opada s porastom naboja uzduž periode,a raste prema dolje u skupini, to se na dijagonalnom

l ž j i d t l i i ibliž


položaju u periodnom sustavu nalaze ioni s približnoistim polumjerima, npr. Li - Mg, Be – Al itd.(Goldschmidtov dijagonalni odnos).

Documents

Elektronska Elektronska struktura atoma