परमाणु आयतन: यह आवर्त सारणी और उदाहरणों पर भिन्न होता है - रसायन विज्ञान - 2025

परमाणु मात्रा एक तत्व और उसके घनत्व की दाढ़ जन के बीच संबंध का संकेत एक रिश्तेदार मूल्य है। तो यह मात्रा तत्व के घनत्व पर निर्भर करती है, और घनत्व चरण पर बारी में निर्भर करता है और इसके भीतर परमाणुओं की व्यवस्था कैसे की जाती है।

इस प्रकार, एक तत्व Z के लिए परमाणु मात्रा एक चरण के अलावा एक ही नहीं है, जो कमरे के तापमान (तरल, ठोस या गैसीय) पर प्रदर्शित होती है, या जब यह कुछ यौगिकों का हिस्सा होता है। इस प्रकार, यौगिक ZA में Z का परमाणु आयतन Z Z में Z से भिन्न है।

क्यों? इसे समझने के लिए, परमाणुओं की तुलना करना आवश्यक है, उदाहरण के लिए, पत्थर। पत्थर, ऊपर की छवि में नीले रंग की तरह, एक बहुत अच्छी तरह से परिभाषित सामग्री सीमा है, जो उनकी चमकदार सतह के लिए धन्यवाद देखा जा सकता है। इसके विपरीत, परमाणुओं की सीमा विसरित होती है, हालांकि उन्हें दूरस्थ रूप से गोलाकार माना जा सकता है।

इस प्रकार, परमाणु सीमा से परे एक बिंदु जो निर्धारित करता है, वह इलेक्ट्रॉन को खोजने की अशक्त संभावना है, और यह बिंदु नाभिक के आगे या करीब हो सकता है जो इस बात पर निर्भर करता है कि कितने पड़ोसी परमाणु विचाराधीन परमाणु के आसपास बातचीत करते हैं।

परमाणु आयतन और त्रिज्या

एक दो में एच एच अणु सहभागिता परमाणुओं _दो, उनके केंद्रों की स्थिति इन के बीच दूरी (दूरी internuclear) के रूप में परिभाषित कर रहे हैं। यदि दोनों परमाणु गोलाकार हैं, तो त्रिज्या नाभिक और फजी सीमा के बीच की दूरी है:

ऊपर की छवि में आप देख सकते हैं कि नाभिक से दूर जाने पर इलेक्ट्रॉन को खोजने की संभावना कैसे घट जाती है। फिर आंतरिक दूरी को दो से विभाजित करते हुए, परमाणु त्रिज्या प्राप्त की जाती है। अगला, परमाणुओं के लिए एक गोलाकार ज्यामिति मानकर, सूत्र का उपयोग एक गोले की मात्रा की गणना करने के लिए किया जाता है:

वी = (4/3) (पीआई) आर ³

इस अभिव्यक्ति में R, H ₂ अणु के लिए निर्धारित परमाणु त्रिज्या है । इस अभेद्य विधि द्वारा गणना की गई V का मान बदल सकता है, उदाहरण के लिए, H ₂ को तरल या धातु अवस्था में माना जाता है। हालाँकि, यह विधि बहुत ही गलत है क्योंकि परमाणुओं के आकार उनकी बातचीत में आदर्श क्षेत्र से बहुत दूर हैं।

ठोस में परमाणु मात्रा निर्धारित करने के लिए, व्यवस्था से संबंधित कई चर को ध्यान में रखा जाता है, और जिन्हें एक्स-रे विवर्तन अध्ययन द्वारा प्राप्त किया जाता है।

अतिरिक्त सूत्र

मोलर द्रव्यमान उस पदार्थ की मात्रा को व्यक्त करता है जिसमें एक रासायनिक तत्व के परमाणुओं का एक तिल होता है।

इसकी इकाइयाँ g / mol हैं। दूसरी ओर, घनत्व वह मात्रा है जो तत्व का एक ग्राम होता है: जी / एमएल। चूंकि परमाणु आयतन की इकाइयाँ mL / mol हैं, हमें वांछित इकाइयों में आने के लिए चर के साथ खेलना होगा:

(g / mol) (mL / g) = mL / mol

या क्या समान है:

(मोलर द्रव्यमान) (1 / D) = V

(मोलर द्रव्यमान / डी) = वी

इस प्रकार, एक तत्व के परमाणुओं के एक मोल की मात्रा आसानी से गणना की जा सकती है; जबकि गोलाकार आयतन सूत्र एक व्यक्ति परमाणु के आयतन की गणना करता है। पहले से इस मूल्य पर पहुंचने के लिए, एवोगैडरो की संख्या (6.02 · 10 ^-23) के माध्यम से एक रूपांतरण आवश्यक है ।

आवर्त सारणी पर परमाणु की मात्रा कैसे भिन्न होती है?

यदि परमाणुओं को गोलाकार माना जाता है, तो उनकी भिन्नता वैसी ही होगी जैसी कि परमाणु राड में देखी जाती है। ऊपर की छवि में, जो प्रतिनिधि तत्वों को दर्शाता है, यह सचित्र है कि दाएं से बाएं ओर परमाणु छोटे हो जाते हैं; इसके बजाय, ऊपर से नीचे तक वे अधिक चमकदार हो जाते हैं।

यह इसलिए है क्योंकि इसी अवधि में नाभिक प्रोटॉन को शामिल करता है क्योंकि यह दाईं ओर बढ़ता है। ये प्रोटॉन बाहरी इलेक्ट्रॉनों पर एक आकर्षक बल लगाते हैं, जो वास्तविक परमाणु चार्ज जेड की तुलना में एक प्रभावी परमाणु चार्ज जेड _एफई को महसूस करते हैं।

आंतरिक गोले के इलेक्ट्रॉनों उन बाहरी खोल को पीछे हटाना, उन पर नाभिक के प्रभाव को कम करना; यह स्क्रीन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। उसी अवधि में, परिरक्षण प्रभाव प्रोटॉन की संख्या में वृद्धि का मुकाबला नहीं कर सकता है, इसलिए आंतरिक शेल में इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं को संकुचन से नहीं रोकते हैं।

हालांकि, एक समूह में उतरना नए ऊर्जा स्तर को सक्षम करता है, जो इलेक्ट्रॉनों को नाभिक से आगे की कक्षा में जाने की अनुमति देता है। इसी तरह, आंतरिक खोल में इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है, जिनके परिरक्षण प्रभाव कम होने लगते हैं यदि नाभिक फिर से प्रोटॉन जोड़ता है।

इन कारणों से यह सराहना की जाती है कि समूह 1 ए में सबसे अधिक परमाणु हैं, समूह 8 ए (या 18) के छोटे परमाणुओं के विपरीत, महान गैसों के।

संक्रमण धातुओं के परमाणु मात्रा

संक्रमण धातु के परमाणु इलेक्ट्रॉनों को आंतरिक डी ऑर्बिटल्स में शामिल करते हैं। स्क्रीन प्रभाव में यह वृद्धि और साथ ही वास्तविक परमाणु चार्ज जेड में लगभग समान रूप से रद्द कर देते हैं, ताकि उनके परमाणु समान अवधि में समान आकार बनाए रखें।

दूसरे शब्दों में: एक अवधि में, संक्रमण धातुएं समान परमाणु संस्करणों का प्रदर्शन करती हैं। हालांकि, धातु के क्रिस्टल को परिभाषित करते समय ये छोटे अंतर बहुत महत्वपूर्ण हैं (जैसे कि वे धातु के पत्थर थे)।

उदाहरण

किसी तत्व के परमाणु आयतन की गणना करने के लिए दो गणितीय सूत्र उपलब्ध हैं, प्रत्येक इसके संबंधित उदाहरणों के साथ।

उदाहरण 1

हाइड्रोजन की परमाणु त्रिज्या को देखते हुए -37 pm (1 पिकमीटर = 10 ^-12 मीटर) - और सीज़ियम -265 pm-, उनके परमाणु संस्करणों की गणना करें।

गोलाकार आयतन सूत्र का उपयोग करना, हमारे पास तब है:

वी _एच = (4/3) (3.14) (37 बजे) ³ = 212.07 बजे ³

V _Cs = (4/3) (3.14) (265 pm) ³ = 77912297.67 pm ³

हालाँकि, पिकोमीटर में व्यक्त ये वॉल्यूम अत्यधिक हैं, इसलिए वे एंग्स्ट्रॉम की इकाइयों में बदल जाते हैं, उन्हें रूपांतरण कारक (1Å / 100pm) ^{3 से} गुणा करते हैं:

(212.07 बजे ³) (1 ए / 100pm) ³ = 2.1207 × 10 ^-4 Å ³

(77912297.67 pm ³) (1 100 / 100pm) ³ = 77.912। ³

इस प्रकार, छोटे एच परमाणु और भारी सीएसएस परमाणु के बीच के आकार के अंतर को संख्यात्मक रूप से स्पष्ट किया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ये गणना केवल इस कथन के तहत अनुमानित हैं कि एक परमाणु पूरी तरह से गोलाकार है, जो वास्तविकता के सामने घूमता है।

उदाहरण 2

शुद्ध सोने का घनत्व 19.32 g / mL है और इसका दाढ़ द्रव्यमान 196.97 g / mol है। सोने के परमाणुओं के एक मोल की मात्रा की गणना करने के लिए एम / डी फार्मूला लागू करना, निम्नलिखित प्राप्त होता है:

V _Au = (196.97 g / mol) / (19.32 g / mL) = 10.19 mL / mol

अर्थात्, सोने के परमाणुओं में से 1 मोल 10.19 एमएल होता है, लेकिन विशेष रूप से एक सोने के परमाणु का क्या आयतन है? और इसे दोपहर ³ की इकाइयों में कैसे व्यक्त किया जाए ? इसके लिए, बस निम्नलिखित रूपांतरण कारक लागू करें:

(10.19 mL / mol) · (mol / 6.02 · 10 ^-23 परमाणु) · (1 m / 100 cm) ³ · (1 pm / 10 ^-12 m) ³ = 16.92 · 10 ⁶ pm ³

दूसरी ओर, सोने का परमाणु दायरा 166 बजे है। यदि दोनों संस्करणों की तुलना की जाती है - पिछली विधि द्वारा प्राप्त की गई और गोलाकार आयतन सूत्र के साथ गणना की गई - तो यह पता चलेगा कि उनका मूल्य समान नहीं है:

V _Au = (4/3) (3.14) (166 pm) ³ = 19.15 · 10 ⁶ pm ³

दोनों में से कौन स्वीकार्य मूल्य के सबसे करीब है? वह जो सोने की क्रिस्टल संरचना के एक्स-रे विवर्तन द्वारा प्राप्त प्रयोगात्मक परिणामों के सबसे करीब है।

संदर्भ

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