원자 반지름과 유효 핵전하

주기적인 테이블 그룹의 원소는 유사한 화학 적 행동을 나타낸다. 이 유사성은 그룹의 구성원이 그들의 valence 껍질에 있는 전자의 동일한 수 및 분포를 가지고 있기 때문에 생깁니다.

왼쪽에서 오른쪽으로 기간을 가로 질러 가는 양성자핵과 전자를 각 연속 요소와 함께 valence 쉘에 추가합니다. 그룹의 원소를 내려가면, 원자 껍질의 전자 수는 일정하게 유지되지만, 주 양자 수는 매번 하나씩 증가합니다. 요소의 전자 구조에 대한 이해는 화학 적 행동을 제어하는 몇 가지 특성을 검사 할 수 있습니다. 이러한 속성은 요소의 전자 구조가 변경됨에 따라 주기적으로 다릅니다.

원자 반경의 변화

양자 기계화로 인해 원자의 명확한 크기를 확립하기가 어렵습니다. 그러나 원자의 반경을 정의하고, 따라서 대략 유사한 값을 제공하는 상대크기를 결정하는 몇 가지 실용적인 방법이 있습니다.

금속의 원자 반경은 두 개의 인접한 원자의 중심 사이의 거리의 절반입니다. 그것은 다원자 분자로 존재하는 요소에 대한 접합 원자의 중심 사이의 거리의 절반입니다.

일반적으로 각 요소는 이전 요소보다 원자 반경이 작습니다. 그것은 더 많은 전자를 가진 원자가 더 작은 원자 반경을 가지고 있음을 의미하기 때문에 이것은 직관적이지 않은 것처럼 보일 수 있습니다. 이는 효과적인 핵충전의 개념에 따라 설명될 수 있다. 임의의 다중 전자 원자에서, 내부 껍질 전자는 부분적으로 핵의 당김으로부터 외부 쉘 전자를 보호합니다.  따라서, 유효 핵전전, 전자에 의해 느껴지는 전하는 실제핵전하(Z)보다 적으며 다음에 의해 추정될 수 있다.

Z_eff = Z – σ

여기서 _Zeff는 효과적인 핵 충전이고, Z는 실제 핵 전하이며, σ 차폐 상수가 0보다 크지만 Z보다 작은 차폐 상수입니다.

기간에 걸쳐 한 요소에서 다음 요소로 이동할 때마다 Z는 하나씩 증가하지만 차폐는 약간만 증가합니다. 따라서, Z_eff는 기간 동안 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 증가합니다. 주기적인 테이블의 오른쪽에 있는 전자가 경험하는 더 강한 당김(더 높은 효과적인 핵 전하)은 핵에 더 가까워지게 하여 원자 복사를 작게 만듭니다.

코어 전자는 핵 전하로부터 가장 바깥쪽 원수 수준에서 전자를 효율적으로 보호하지만, 가장 바깥쪽 전자는 핵 전하로부터 서로를 효율적으로 보호하지 못합니다. 효과적인 핵 전하가 클수록 외부 전자에 핵을 더 강하게 보유하며 원자 반경이 작아집니다.

그러나 일부 전환 요소의 반경은 각 행에 걸쳐 거의 일정하게 유지됩니다. 가장 바깥쪽 주 에너지 레벨의 전자 수는 거의 일정하며 거의 일정한 효과적인 핵 전하를 경험하기 때문입니다.

각 기간 내에 Z가 증가함에 따라 원자 반경의 추세가 감소합니다.  각 그룹 내에서 Z가 증가함에 따라 원자 반경이 증가하는 추세입니다.

그룹을 스캔하면 주 양자 번호 n이각 요소에 대해 하나씩 증가합니다. 따라서, 전자는 핵에서 점점 더 먼 공간의 영역에 추가되고 있다. 따라서 핵으로부터 가장 바깥쪽 전자의 거리를 증가시킬 때 원자(및 원자 반경)의 크기가 증가해야 합니다. 이러한 경향은 아래 표에 있는 할로겐의 원자 반대에 대해 설명되어 있습니다.

이 텍스트는 Openstax 화학 2e, 섹션 6.5: 요소 속성의 주기적인 변형에서 적용됩니다.