ATOMIKH AKTINA

Ατομική Ακτίνα ορίζεται ως το μισό της

απόστασης μεταξύ δύο γειτονικών ατόμων,

όπως αυτά διατάσσονται στο κρυσταλλικό

πλέγμα του στοιχείου.

Η ατομική ακτίνα ενός στοιχείου:

Κατά μήκος μιας περιόδου, η αύξηση του δραστικού πυρηνικού φορτίου(*)

οδηγεί σε ισχυρότερη έλξη των ηλεκτρονίων από το πυρήνα και σε μείωση

της ατομικής ακτίνας.

Κατά μήκος μιας ομάδας, τα ηλεκτρόνια τοποθετούνται σε πιο

απομακρυσμένες στιβάδες (Κ, L, M, N, …) και αυξάνεται η ατομική ακτίνα.

(*)Το δραστικό πυρηνικό φορτίο είναι κατά προσέγγιση το πυρηνικό φορτίο, μειωμένο κατά

το φορτίο των ηλεκτρονίων των εσωτερικών στιβάδων. Αντιπροσωπεύει το συνολικό θετικό

φορτίο που συγκρατεί τα εξωτερικά ηλεκτρόνια στο άτομο

Οι παράγοντες από τους

οποίους εξαρτάται η ακτίνα

ενός ατόμου είναι το

δραστικό πυρηνικό φορτίο

και ο κύριος κβαντικός

αριθμός των εξωτ.

ηλεκτρονίων

Στα στοιχεία μεταπτώσεως, η αύξηση του ατομικού αριθμού συνοδεύεται από μικρή

ελάττωση της ατομικής ακτίνας. Αυτό συμβαίνει γιατί τα επιπλέον ηλεκτρόνια που

προστίθενται, καθώς προχωράμε προς τα δεξιά, συμπληρώνουν εσωτερικές στιβάδες d,

που ελάχιστα επηρεάζουν την ατομική ακτίνα.

(Ι) Παράδειγμα για δυο άτομα της 3ης περιόδου του Π.Π. :

Το 11Νa με δομή 1s2 2s2 2p6 3s1 διαθέτει δραστικό πυρηνικό φορτίο 11-10=+1

Το 18Ar με δομή 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 διαθέτει δραστικό πυρηνικό φορτίο 18-10=+8

Εργαζόμαστε με άτομα της ίδιας περιόδου (Μ). Τον λόγο έχει το ‘δραστικό πυρηνικό

φορτίο’. Επομένως τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας Μ του Ar, δέχονται ισχυρότερη

έλξη σε σχέση με τα ηλεκτρόνια της Μ στιβάδας του Na, πράγμα που εξηγεί τη μείωση της

ατομικής ακτίνας με την αύξηση του Ζ.

(ΙΙ) Να ταξινομήσετε τα στοιχεία φθόριο, νάτριο, χλώριο και κάλιο κατά αύξουσα ατομική

ακτίνα, λαμβάνοντας υπόψη τη θέση τους στον Π.Π.

Συγκρίνουμε στοιχεία(άτομα) της ίδιας ομάδας και μετά στοιχεία(άτομα) της ίδιας

περιόδου. Μετά συνδυάζουμε τις ανισώσεις που θα προκύψουν.

Για τα αλκάλια έχουμε: κάλιο > νάτριο και για τα αλογόνα χλώριο> φθόριο. Όμως το

νάτριο και το χλώριο είναι στην ίδια περίοδο, οπότε νάτριο> χλώριο.

Άρα κάλιο > νάτριο > χλώριο > φθόριο

Πως θα σκεφτείτε για δυο στοιχεία που δεν ανήκουν ούτε στην ίδια ομάδα, ούτε στην ίδια

περίοδο; Πως δηλαδή αποδεικνύεται ότι Rb>Ca ;

Υπόδειξη: 1ος τρόπος = χρησιμοποιείστε ως «λαγό» το κάλιο ή 2ος τρόπος = αριστερά και

προς τα κάτω R

(ΙΙΙ) Ας μελετήσουμε τις δομές 20Ca και 20Ca2+

20Ca με δομή 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 δ.π.φ. = 20 – 18 = +2

20Ca2+ με δομή 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 δ.π.φ. = 20 – 10 = +10

Επομένως 20Ca2+ < 20Ca Όταν ένα ουδέτερο άτομο αποβάλλει ηλεκτρόνια και

μετατραπεί σε κατιόν, τότε τα ηλεκτρόνια έλκονται ισχυρότερα από τον πυρήνα και η

ατομική ακτίνα μειώνεται.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Οι δύο δομές διαφέρουν κατά μια στιβάδα. Έτσι αβίαστα μπορούμε να

οδηγηθούμε στο ίδιο συμπέρασμα!

Το ‘δραστικό πυρηνικό φορτίο’ έχει δικαίωμα να αποφασίζει, όταν

εργαζόμαστε στην ίδια περίοδο ή στο ίδιο τόπο!

(ΙV) Ας συγκρίνουμε τα μεγέθη των δομών: 11Na+ και 12Mg2+

11Na+ και 12Mg2+ εμφανίζουν την ίδια δομή 1s2 2s2 2p6.

Όμως για το δ.π.φ του ιόντος νατρίου=11-2=+9 και το δ.π.φ. του ιόντος μαγνησίου=12-

2=+10. Επομένως 11Na+ > 12Mg2+

Εδώ συγκρίναμε ακτίνες που αντιστοιχούν σε δομές (ιόν – ιόν) του διαφορετικών πυρήνων αλλά με

ίδιο πλήθος e-. Το ‘δραστικό πυρηνικό φορτίο’ έχει δικαίωμα να αποφασίζει!

(V) Δείξτε επίσης ότι 8Ο2- > 9F

-

Είναι ιόντα. Ανήκουν στην ίδια περίοδο. Ίδια δομή 1s2 2s2 2p6, οπότε ποιος αποφασίζει;

(VI) Συγκρίνατε τις δομές 9F και 9F-.

Εδώ δεν μπορεί να αποφασίσει το δραστικό πυρηνικό φορτίο! (γιατί;)

…Όταν ένα άτομο προσλάβει ηλεκτρόνια και μετατραπεί σε ανιόν, τότε τα ηλεκτρόνια

απωθούνται από το επιπλέον αυτό το ηλεκτρικό φορτίο και η ατομική ακτίνα αυξάνεται.

(Το ηλεκτρονιακό νέφος διογκώνεται κατά κάποιο τρόπο)

Ενέργεια ιοντισμού

…Ονομάζεται η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται, για να αποσπαστεί το πιο χαλαρά

συγκρατούμενο ηλεκτρόνιο από το άτομο του στοιχείου αυτού, όταν βρίσκεται σε αέρια

και θεμελιώδη κατάσταση.

Μετράται σε KJ/mol. Παράδειγμα: Νa(g) + 496 KJ/mol Na+(g) και e-.

Εκφράζει τη τάση που έχει το άτομο ενός στοιχείου να χάσει ηλεκτρόνια

μετατρεπόμενο σε κατιόν. (Μικρή τιμή σημαίνει εύκολα γίνομαι ιόν, άρα

μεγαλύτερη τάση).

Κάθε αντίδραση απόσπασης ηλεκτρονίων είναι ενδόθερμη, διότι η απομάκρυνση

του e- χρειάζεται ενέργεια ικανή να «εξουδετερώσει» τις ελκτικές δυνάμεις του

πυρήνα.

Η δεύτερη ενέργεια ιοντισμού Εi,2 έχει μεγαλύτερη τιμή από τη πρώτη Ei,1 , αφού

είναι πιο εύκολο να φύγει ένα ηλεκτρόνιο από ουδέτερο άτομο παρά από

φορτισμένο ιόν.

Προσέχετε τον συμβολισμό στις ενέργειες ιοντισμού. (Τί σημαίνει η έκφραση Ei3 ;)

Στο σχήμα φαίνεται πώς μεταβάλλεται η ενέργεια

πρώτου ιοντισμού, στον Περιοδικό Πίνακα.

Παράγοντες που διαμορφώνουν τη τιμή της

ενέργειας ιοντισμού:

Η ατομική ακτίνα ( Όταν R τότε η Εi )

Το φορτίο του πυρήνα ( όταν Ζ τότε Εi )

Τα ενδιάμεσα ηλεκτρόνια (απωθούν το

τελευταίο ηλεκτρόνιο και επομένως μειώνεται η Εi )

Τα μέταλλα εύκολα αποβάλλουν ηλεκτρόνια και γίνονται ηλεκτροθετικά ιόντα. Να γιατί

λέγονται ηλεκτροθετικά στοιχεία.

Η δε τάση να αποβάλλουν ηλεκτρόνια, ονομάζεται ηλεκτροθετικότητα.

Ερωτήσεις που πρέπει να προσέξετε:

Η ενέργεια πρώτου ιοντισμού ενός στοιχείου που βρίσκεται σε διεγερμένη

κατάσταση είναι μικρότερη από την ενέργεια ιοντισμού του στη θεμελιώδη

ενεργειακή κατάσταση. (Σ)

Η ενέργεια πρώτου ιοντισμού στοιχείου με ατομικό αριθμό Ζ, είναι μικρότερη από

την ενέργεια πρώτου ιοντισμού στοιχείου με ατομικό αριθμό Ζ+1. (Σ) & (Λ)άθος όταν

το στοιχείο Z είναι ευγενές, οπότε το Z+1 είναι αλκάλιο που ανήκει στην επόμενη περίοδο!

Τα μέταλλα έχουν μεγαλύτερες ατομικές ακτίνες από τα αμέταλλα (Σ)

Τι εκφράζει η εξίσωση: Σ+(g) Σ2+

(g) + e- με Ei2=ΔH’ >0 ;

(Ι) Να κατατάξετε τα στοιχεία P, Ar, Cu και Ag κατά αύξουσα ενέργεια πρώτου ιονισμού.

Συγκρίνουμε P και Ar που ανήκουν στην ίδια περίοδο. Λιγότερες ενεργειακές απαιτήσεις έχει ο P

λόγω μεγαλύτερου μεγέθους. Έτσι Ar > P

Χαλκός και άργυρος ανήκουν στην ίδια ομάδα και ο άργυρος έχει μεγαλύτερο μέγεθος από τον

χαλκό. Επομένως Ag < Cu.

Επιπλέον τα στοιχεία Ag, Cu είναι μέταλλα και βρίσκονται αριστερότερα από τα αμέταλλα P και Ar.

Επομένως Ag < Cu < P < Ar

Ανάποδα από

ό,τι η ατομική

ακτίνα!

(II) Χωρίς χρήση πινάκων ή διαγραμμάτων, εκτός του Π.Π. να βρείτε ποιο μπορεί να είναι το

στοιχείο το οποίο:

Από τα αλογόνα έχει τη δεύτερη μικρότερη ατομική ακτίνα. (Τα αλογόνα καταλαμβάνουν

μια ομάδα, στην οποία η ακτίνα αυξάνεται, καθώς πάμε προς τα κάτω. Επομένως το εν λόγω

αλογόνα ανήκει στη 3η περίοδο και 17

η ομάδα. Έχει δομή 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5).

Ανήκει στη δεύτερη περίοδο του Π.Π. και έχει τη μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιονισμού.

Μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιονισμού σημαίνει μικρότερο μέγεθος. Επομένως πρόκειται για το

ευγενές αέριο της περιόδου…

Ανήκει στην ΙΑ ομάδα του Π.Π. και δεν δίνει ιοντικές ενώσεις -ως δότης. (Aπαντ. Η …)

Έχει μικρότερη ακτίνα από το Νa και το οξείδιό του είναι βασικό. (Aπαντ. MgO , Li2O…)

Ανήκει στη 4η περίοδο του Π.Π. και έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιονισμού από το

στοιχείο με το αμέσως επόμενο ατομικό αριθμό. (Απάντ. Kr…)

(ΙΙΙ) Πόση είναι η ενέργεια ιοντισμού για το άτομο του Η, όταν ευρίσκεται στη 2η

διεγερμένη κατάσταση;

Για το Η και τα υδρογονοειδή η θεωρία Bohr και η κβαντική θεωρία δίνουν ίδια

αποτελέσματα. Δεύτερη διεγερμένη σημαίνει n=3! Το άτομο εμφανίζει ενέργεια E3=-(2,18

10-18/9) J και η α.δ.ε. επιβάλλει να δοθεί ενέργεια |E3|, ώστε το ηλεκτρόνιο μόλις(*) να

διαφύγει από τον έλεγχο του πυρήνα.

(*) To “μόλις” σημαίνει ελάχιστη απαιτούμενη ενέργεια και αυτή είναι ίση με Ei=(2,18 10-18

/9) J

(IV) Οι ενέργειες ιοντισμού για το μαγνήσιο είναι Ei,1 =740 kJ/mol και Ei,2=1450 kJ/mol. Να

βρείτε πόση ενέργεια απαιτείται για τη μετατροπή ενός ατόμου μαγνησίου σε ιόν Mg2+.

(V) Δυο διαφορετικά αλογόνα μπορούν να σχηματίσουν διατομικά μόρια του τύπου Χ-Ψ. Σε

ποιο από τα μόρια Cl-F, Br-I, I-F, Br-Cl, I-Cl και I-Br ο ομοιοπολικός δεσμός είναι πιο

πολωμένος;

Απάντηση: Τη μεγαλύτερη διαφορά ηλεκτραρνητικότητας παρουσιάζουν τα F, I…