Γιατί τα ηλεκτρόνια Valence επηρεάζουν την ατομική ακτίνα ενός στοιχείου;

Η ατομική ακτίνα ενός στοιχείου είναι η απόσταση μεταξύ του κέντρου του πυρήνα ενός ατόμου και των εξόχως απόκεντρων, ή των ηλεκτρονίων σθένους. Η τιμή της ατομικής ακτίνας αλλάζει με προβλέψιμους τρόπους καθώς μετακινείστε στον περιοδικό πίνακα. Αυτές οι αλλαγές προκαλούνται από την αλληλεπίδραση μεταξύ του θετικού φορτίου των πρωτονίων στον πυρήνα και του αρνητικού φορτίου όλων των ηλεκτρονίων του ατόμου.

Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου σε διαφορετικά επίπεδα ενέργειας. Μέσα σε αυτά τα επίπεδα ενέργειας τα τροχιακά τους μπορούν να πάρουν μια σειρά διαφορετικών σχημάτων, που ονομάζονται υπό-κελύφη. Στη συνέχεια, κάθε υποκεφάλαιο μπορεί να φιλοξενήσει έναν συγκεκριμένο αριθμό τροχιακών. Καθώς προσθέτετε ηλεκτρόνια σε ένα υπάρχον επίπεδο ενέργειας, τα τροχιακά σε ένα υπό-κέλυφος θα γεμίσουν έως ότου το υπόστρωμα συγκρατήσει τα μέγιστα δυνατά ηλεκτρόνια. Μόλις γεμίσουν όλα τα υπο-κελύφη σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο ενέργειας, πρέπει να προστεθούν περαιτέρω ηλεκτρόνια σε ένα υπόστρωμα σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Καθώς τα επίπεδα ενέργειας αυξάνονται στην αξία, το ίδιο ισχύει και για την απόσταση τους από τον πυρήνα του ατόμου.

Οι ατομικές ακτίνες των στοιχείων αλλάζουν με προβλέψιμο, περιοδικό τρόπο. Καθώς μετακινείτε από αριστερά προς τα δεξιά σε μια κύρια περίοδο ομάδας του περιοδικού πίνακα, οι ατομικές ακτίνες μειώνονται. Ταυτόχρονα, αυξάνεται ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους. Ο λόγος για τη μείωση της ατομικής ακτίνας από αριστερά προς τα δεξιά είναι ότι το καθαρό πυρηνικό φορτίο αυξάνεται, αλλά το επίπεδο ενέργειας των πιθανών τροχιακών ηλεκτρονίων δεν αυξάνεται. Με άλλα λόγια, όταν ένα νέο ηλεκτρόνιο προστίθεται σε ήδη ενεργό επίπεδο ενέργειας, η ακτίνα δεν επεκτείνεται ιδιαίτερα. Αντ 'αυτού, με ισχυρότερο θετικό φορτίο που προέρχεται από τον πυρήνα, το νέφος ηλεκτρονίων τραβιέται προς τα μέσα, με αποτέλεσμα μικρότερη ατομική ακτίνα. Τα μέταλλα μετάβασης αποκλίνουν ελαφρώς από αυτήν την τάση.

Η περιοδική τάση στις ατομικές ακτίνες οφείλεται σε ένα φαινόμενο γνωστό ως θωράκιση. Η θωράκιση αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο τα εσωτερικά ηλεκτρόνια ενός ατόμου προστατεύουν μέρος του θετικού φορτίου του πυρήνα. Επομένως, τα ηλεκτρόνια σθένους αισθάνονται μόνο ένα καθαρό θετικό φορτίο. Αυτό ονομάζεται το πραγματικό πυρηνικό φορτίο. Καθώς μετακινείστε σε μια περίοδο, ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους αλλάζει, αλλά ο αριθμός των εσωτερικών ηλεκτρονίων δεν αλλάζει. Επομένως, το πραγματικό πυρηνικό φορτίο αυξάνεται, προκαλώντας τα ηλεκτρόνια σθένους να τραβήξουν προς τα μέσα.

Καθώς μετακινείτε μια ομάδα του περιοδικού πίνακα, αυξάνεται το επίπεδο ενέργειας των ηλεκτρονίων σθένους. Σε αυτήν την περίπτωση, ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων σθένους δεν αλλάζει. Για παράδειγμα, τόσο το νάτριο όσο και το λίθιο έχουν ένα ηλεκτρόνιο σθένους, αλλά το νάτριο υπάρχει σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Σε μια τέτοια περίπτωση, η συνολική απόσταση μεταξύ του κέντρου του πυρήνα και των ηλεκτρονίων σθένους είναι μεγαλύτερη. Ενώ ο αριθμός των πρωτονίων έχει επίσης αυξηθεί σε αυτό το σημείο, το αυξημένο θετικό φορτίο αυτών των πρωτονίων είναι αντισταθμίζεται από μια άλλη ενεργειακή στάθμη εσωτερικών προστατευτικών ηλεκτρονίων μεταξύ του πυρήνα και του σθένους ηλεκτρόνια. Επομένως, η ατομική ακτίνα αυξάνεται κάτω από μια ομάδα.