Hvorfor påvirker valenselektroner atomets radius af et element?

Atomeradiusen for et element er afstanden mellem centrum af et atoms kerne og dets yderste eller valenselektroner. Værdien af ​​den atomare radius ændres på forudsigelige måder, når du bevæger dig over det periodiske system. Disse ændringer er forårsaget af interaktionen mellem den positive ladning af protoner i kernen og den negative ladning af alle atomets elektroner.

Elektroner kredser om atomets kerne på forskellige energiniveauer. Inden for disse energiniveauer kan deres orbitaler have en række forskellige former, kaldet subshells. Efterfølgende kan hver subshell rumme et specifikt antal orbitaler. Når du tilføjer elektroner til et eksisterende energiniveau, fyldes orbitalerne i en subshell, indtil subshell'en indeholder de maksimalt mulige elektroner. Når alle subshells på et specifikt energiniveau er fyldt op, skal yderligere elektroner føjes til en subshell på et højere energiniveau. Da energiniveauerne stiger i værdi, øges deres afstand fra atomets kerne.

Elementernes atomare radier ændres på en forudsigelig, periodisk måde. Når du bevæger dig fra venstre til højre over en hovedgruppeperiode i det periodiske system, falder atomradierne. Samtidig stiger antallet af valenselektroner. Årsagen til at atom-radius falder fra venstre mod højre er, at den nukleare nettoladning stiger, men energiniveauet for de mulige elektronorbitaler ikke. Med andre ord, når en ny elektron tilføjes i et allerede optaget energiniveau, udvides radius ikke specielt. I stedet for, med en stærkere positiv ladning, der kommer fra kernen, trækkes elektronskyen indad, hvilket resulterer i en mindre atomradius. Overgangsmetallerne afviger lidt fra denne tendens.

Den periodiske tendens i atomare radier kan tilskrives et fænomen kendt som afskærmning. Afskærmning henviser til den måde, hvorpå de indre elektroner i et atom beskytter nogle af kernens positive ladning. Derfor føler valenselektronerne kun en netto positiv ladning. Dette kaldes den effektive nukleare afgift. Når du bevæger dig over en periode, ændres antallet af valenselektroner, men antallet af indre elektroner ændrer sig ikke. Derfor øges den effektive nukleare ladning, hvilket får valenselektronerne til at trække indad.

Når du bevæger dig ned ad en gruppe i det periodiske system, stiger valenselektronernes energiniveau. 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 kernen og valenselektronerne større. Mens antallet af protoner også er steget på dette tidspunkt, er den øgede positive ladning af disse protoner modregnet af et andet energiniveaus værdi af indre afskærmningselektroner mellem kernen og valensen elektroner. Derfor stiger atomradius ned ad en gruppe.