Come caratterizzare la dimensione di un atomo

Gli atomi, potresti aver sentito, rappresentano il pezzo più piccolo possibile di un particolare tipo di materia. Se sei abbastanza fortunato da avere un mattone da una libbra dell'elemento oro (Au), potresti dividerlo in pezzi sempre più piccoli fino a quando non ti rimangono solo atomi d'oro; sono possibili ulteriori divisioni, ma nessuna delle componenti risultanti è particolare per l'oro.

La tavola periodica degli elementi comprende 118 singoli tipi di atomi (cioè elementi), ognuno dei quali ha un numero univoco di protoni ed elettroni e un numero simile di neutroni. Ma quanto è piccola questa entità infinitamente piccola? C'è un modo per mettere in relazione il? dimensione di un atomo al raggio di qualcosa nella tua esperienza?

Quali sono le parti di un atomo?

Tutti gli atomi ne contengono almeno uno protone, con numero di protoni che determina l'identità di un elemento. Un elemento ha un numero atomico, l'identificatore univoco associato al numero di protoni e a un simbolo di una o due lettere (ad es. Ca per il calcio, elemento numero 20 nella tavola periodica).

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Nello stato neutro, senza carica, ogni atomo ha lo stesso numero di elettroni come fa i protoni. Gli elementi che iniziano con elio contengono anche un numero di neutroni simile e di solito leggermente superiore al numero di protoni. Le varianti di elementi con diverso numero di neutroni sono chiamate isotopi.

I protoni sono carichi negativamente e sono raggruppati con neutroni per formare il nucleo atomico. Gli elettroni carichi negativamente, nel frattempo, sfrecciano a distanze considerevoli dal nucleo in relazione alle dimensioni complessive dell'atomo, come si vedrà in dettaglio.

Quali forze determinano la dimensione atomica?

Gli atomi sono caratterizzati dalla loro vasta quantità di spazio non occupato, che è un'osservazione apparentemente bizzarra su qualcosa di già così minuscolo. Il raggio atomico è normalmente definito come la distanza dal centro del nucleo al più esterno orbitale elettronico. In questo senso, un atomo può essere rappresentato graficamente come circolare, con il nucleo al centro e il guscio elettronico più esterno che forma l'arco del cerchio.

Mentre ti sposti da sinistra a destra lungo una riga, il numero di protoni e il numero di elettroni aumentano entrambi di uno ad ogni cambio di elemento. Tuttavia, poiché gli elettroni vengono aggiunti in modo disperso grazie alle regole di riempimento elettrone-orbitale mentre la carica positiva crescente di il nucleo rimane concentrato in un piccolo spazio, gli elettroni vengono attirati più vicino al nucleo fino a quando i gas nobili nel periodo 18 di ciascuno riga.

Quindi, con un salto alla riga successiva, gli elettroni più esterni degli atomi si trovano in un livello di energia completamente nuovo, aumentando sostanzialmente il raggio atomico. Quindi, i raggi diminuiscono lungo la nuova riga della tavola periodica, come prima.

Qual è la dimensione del nucleo atomico?

Non esiste una formula formale del raggio atomico applicabile a tutti gli atomi, ma negli atomi legati in modo covalente, il raggio può essere stimato dividendo per due la distanza tra i nuclei atomici.

I raggi atomici sono generalmente determinati mediante sperimentazione e sottrazione. Se si conosce il raggio di un atomo (diciamo calcio, circa 178 picometri o pm, pari a 1,78 10–10 m), e la distanza tra i nuclei di una molecola di selenio di calcio (CaSe) è 278 pm, puoi sottrarre 178 da 278 per ottenere una stima ragionevole del raggio di un atomo di selenio (100 pm).

In termini di analogie del mondo reale, una dimensione classica di un confronto atomo si riferisce a uno stadio sportivo. Il raggio del nucleo di per sé riguarda solo 1 × 10–15 m indipendentemente dall'elemento, e in un atomo tipico, l'elettrone più esterno sarebbe vicino a un campo di calcio di distanza, o circa 100 m.

Tabella delle dimensioni dell'atomo

Vedere le risorse per un grafico che mostra i valori approssimativi dei primi 86 elementi della tavola periodica. Questi variano da circa 40 pm per l'idrogeno a circa 240 pm per il cesio.

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