מדוע אלקטרוני ערכיות משפיעים על הרדיוס האטומי של אלמנט?

הרדיוס האטומי של יסוד הוא המרחק בין מרכז גרעין האטום לבין האלקטרונים החיצוניים ביותר שלו. ערך הרדיוס האטומי משתנה בדרכים צפויות בזמן שאתה עובר על פני הטבלה המחזורית. שינויים אלה נגרמים על ידי האינטראקציה בין המטען החיובי של הפרוטונים בגרעין לבין המטען השלילי של כל האלקטרונים של האטום.

אלקטרונים מקיפים את גרעין האטום ברמות אנרגיה שונות. בתוך רמות האנרגיה הללו האורביטלים שלהם יכולים ללבוש מספר צורות שונות, הנקראות מעטפות משנה. בהמשך, כל מעטפת תת יכולה להכיל מספר מסוים של אורביטלים. כאשר אתה מוסיף אלקטרונים לרמת אנרגיה קיימת, האורביטלים בתת קליפה יתמלאו עד שתת המעטפת מחזיקה במקסימום האלקטרונים האפשריים. לאחר שכל תת הקונכיות ברמת אנרגיה ספציפית התמלאו, יש להוסיף אלקטרונים נוספים לתת מעטפת ברמת אנרגיה גבוהה יותר. ככל שרמות האנרגיה עולות בערכן, כך גם המרחק שלהן מגרעין האטום עולה.

רדיוס האטומים של היסודות משתנה באופן צפוי ותקופתי. ככל שעוברים משמאל לימין לאורך תקופת קבוצה ראשית בטבלה המחזורית, רדיוס האטום יורד. במקביל, מספר אלקטרוני הערכיות גדל. הסיבה לירידה משמאל לימין ברדיוס האטומי היא שהמטען הגרעיני נטו עולה אך רמת האנרגיה של מסלולי האלקטרונים האפשריים אינה עולה. במילים אחרות, כאשר מתווסף אלקטרון חדש ברמת אנרגיה שכבר תפוסה, הרדיוס אינו מתרחב באופן משמעותי. במקום זאת, עם מטען חיובי חזק יותר המגיע מהגרעין, ענן האלקטרונים נמשך פנימה, וכתוצאה מכך רדיוס אטומי קטן יותר. מתכות המעבר חורגות מעט ממגמה זו.

המגמה התקופתית ברדיוסים אטומיים מיוחסת לתופעה המכונה סיכוך. מיגון מתייחס לאופן שבו האלקטרונים הפנימיים של אטום מגנים על חלק מהמטען החיובי של הגרעין. לכן, אלקטרוני הערכיות מרגישים מטען חיובי נטו בלבד. זה נקרא מטען גרעיני יעיל. כאשר אתה עובר תקופה, מספר אלקטרוני הערכיות משתנה, אך מספר האלקטרונים הפנימיים אינו משתנה. לכן, המטען הגרעיני היעיל גדל וגורם לאלקטרוני הערכיות למשוך פנימה.

כשאתה זז במורד קבוצה מהטבלה המחזורית, רמת האנרגיה של אלקטרוני הערכיות עולה. במקרה זה, המספר הכולל של אלקטרוני הערכיות אינו משתנה. לדוגמא, גם לנתרן וגם ליתיום יש אלקטרון ערכי אחד, אך הנתרן קיים ברמת אנרגיה גבוהה יותר. במקרה כזה, המרחק הכללי בין מרכז הגרעין לאלקטרוני הערכיות גדול יותר. בעוד שמספר הפרוטונים גדל גם בשלב זה, המטען החיובי המוגבר של פרוטונים אלה הוא מתקזז על ידי אלקטרונים מגן פנימיים שבין רמת הגרעין לבין הערכיות אלקטרונים. לכן, הרדיוס האטומי עולה במורד קבוצה.