元素の原子半径は、原子核の中心とその最も外側の価電子との間の距離です。 原子半径の値は、周期表を移動するにつれて予測可能な方法で変化します。 これらの変化は、原子核内の陽子の正電荷とすべての原子の電子の負電荷の間の相互作用によって引き起こされます。
エネルギーレベル
電子は、さまざまなエネルギーレベルで原子核を周回します。 これらのエネルギー準位内で、それらの軌道はサブシェルと呼ばれるさまざまな形をとることができます。 その後、各サブシェルは特定の数の軌道に対応できます。 既存のエネルギーレベルに電子を追加すると、サブシェルが可能な最大の電子を保持するまで、サブシェルの軌道がいっぱいになります。 特定のエネルギーレベルのすべてのサブシェルが一杯になったら、さらに高いエネルギーレベルのサブシェルに電子を追加する必要があります。 エネルギー準位の値が大きくなると、原子核からの距離も大きくなります。
期間全体の傾向
元素の原子半径は、予測可能な周期的な方法で変化します。 周期表のメイングループ期間を左から右に移動すると、原子半径が減少します。 同時に、価電子の数が増加します。 原子半径が左から右に減少する理由は、正味の核電荷が増加するが、可能な電子軌道のエネルギーレベルは増加しないためです。 言い換えれば、すでに占有されているエネルギー準位に新しい電子が追加された場合、半径は著しく拡大しません。 代わりに、原子核からより強い正電荷が来ると、電子雲が内側に引っ張られ、原子半径が小さくなります。 遷移金属はこの傾向からわずかに逸脱しています。
シールド
原子半径の周期的な傾向は、シールドと呼ばれる現象に起因します。 遮蔽とは、原子の内部電子が原子核の正電荷の一部を遮蔽する方法を指します。 したがって、価電子は正味の正電荷のみを感じます。 これは有効核電荷と呼ばれます。 ある期間を移動すると、価電子の数は変化しますが、内部電子の数は変化しません。 したがって、有効核電荷が増加し、価電子が内側に引っ張られます。
グループのトレンド
周期表のグループを下に移動すると、価電子のエネルギー準位が増加します。 この場合、価電子の総数は変化しません。 たとえば、ナトリウムとリチウムの両方に1つの価電子がありますが、ナトリウムはより高いエネルギーレベルで存在します。 このような場合、原子核の中心と価電子の間の全体的な距離は大きくなります。 この時点で陽子の数も増加していますが、これらの陽子の正電荷の増加は次のとおりです。 原子核と原子価の間の別のエネルギー準位に相当する内部遮蔽電子によって相殺される 電子。 したがって、原子半径はグループの下で増加します。