Hvorfor påvirker valenselektroner den atomiske radius af et element?

Et atoms atomradius er afstanden mellem centrum af et atoms kerne og dets yderste eller valenselektroner. Værdien af ​​atomradius ændres på forudsigelige måder, når du bevæger dig over det periodiske bord. Disse ændringer skyldes samspillet mellem den positive ladning af protonerne i kernen og den negative ladning af alle atomets elektroner.

Energiniveauer

Elektroner kredser atomkernen af ​​et atom på forskellige energiniveauer. Inden for disse energiniveauer kan deres orbitaler tage en række forskellige former, kaldet subshells. Derefter kan hver subshell rumme et specifikt antal orbitaler. Når du tilføjer elektroner til et eksisterende energiniveau, fylder orbitalerne i et underhul, indtil subshellet har de maksimalt mulige elektroner. Når alle subshells på et bestemt energiniveau er fyldt op, skal yderligere elektroner tilføjes til et underhul på et højere energiniveau. Som energiniveauer stiger i værdi, så er deres afstand fra atomets kerne.

Udviklingen over en periode

Ædelernes atomrader ændres på en forudsigelig, periodisk måde. Når du bevæger dig fra venstre til højre over en hovedgruppeperiode i det periodiske system, reduceres atomradiuserne. Samtidig øges antallet af valenselektroner. Årsagen til den venstre til højre nedgang i atomradius er, at nettokernens ladning stiger, men energiniveauet for de mulige elektronorbitaler gør det ikke. Med andre ord, når en ny elektron tilføjes i et allerede optaget energiniveau, udvides radiusen ikke særlig. I stedet med en stærkere positiv ladning, der kommer fra kernen, trækkes elektronskyen indad, hvilket resulterer i en mindre atomradius. Overgangsmetallerne afviger lidt fra denne tendens.

Afskærmning

Den periodiske tendens i atomradius skyldes et fænomen kendt som afskærmning. Afskærmning refererer til den måde, hvorpå de indre elektroner af et atom skjolder nogle af den positive ladning af kernen. Derfor føler valenceelektronerne kun en positiv positiv ladning. Dette kaldes den effektive atomafgift. Når du bevæger dig over en periode, ændres antallet af valenselektroner, men antallet af indre elektroner gør det ikke. Derfor øges den effektive nukleare ladning, hvilket får valenceelektronerne til at trække indad.

Trends down a Group

Når du bevæger dig ned i en gruppe af det periodiske bord, er energieniveauet for valenselektronerne stiger. I dette tilfælde ændres det samlede antal valenselektroner ikke. For eksempel har både natrium og lithium en valenselektron, men natrium findes på et højere energiniveau. I et sådant tilfælde er den samlede afstand mellem kernens centrum og valenselektronerne større. Mens antallet af protoner også er steget på dette tidspunkt, kompenseres den forøgede positive ladning af disse protoner af et andet energiniveaus værd af indre afskærmningselektroner mellem kernen og valenselektronerne. Derfor stiger atomradiusen ned i en gruppe.