Ukuran relatif atom unsur kimia

Ukuran merupakan karakteristik penting dari atom-atom yang menyusun berbagai unsur yang ada dalam tabel periodik. Ini memungkinkan kita untuk memahami banyak karakteristiknya, seperti kecenderungan hidrogen dan helium untuk lepas dari wadah yang menampungnya, atau ketidakmampuan ion tertentu untuk melewati beberapa saluran ion di dinding sel.

Namun, ketika kita membayangkan sebuah atom terdiri dari inti yang sangat padat dan kecil yang dikelilingi oleh awan elektron yang lebih kecil yang bergerak mengelilinginya, sulit untuk memahami apa arti “ukuran” dalam kasus atom. Ini karena atom hampir seluruhnya terbuat dari ruang kosong dan kita terbiasa memahami ukuran sebagai sesuatu yang terkait dengan benda padat yang dapat kita lihat dan manipulasi dengan tangan kita.

Mengingat hal di atas, untuk menjelaskan ukuran relatif atom unsur- unsur kimia, kita harus mulai dengan mendefinisikan ukuran tersebut dari sudut pandang kimia.

Beberapa cara untuk melihat ukuran atom

Menentukan ukuran sesuatu dimulai dari mengetahui bentuk dan dimensinya. Dalam kasus atom , umumnya kita berasumsi bahwa mereka berbentuk bola, meskipun ini tidak sepenuhnya benar. Namun, praktis untuk menganggapnya seperti itu.

Mempertimbangkannya sebagai bola, ukuran atom ditentukan oleh jari-jari atau diameternya. Ketika kita memikirkan jari-jari atom, hal pertama yang terlintas dalam pikiran adalah jarak antara pusat atom, atau nukleusnya, dan tepi luar awan elektronnya. Masalahnya adalah awan elektron tidak memiliki ujung yang tajam (sama seperti awan yang tidak memiliki permukaan luar yang tajam).

Ini menyiratkan bahwa mendefinisikan radius itu rumit dan agak ambigu. Selain itu, ini juga berarti mengukur jari-jari atom individu secara praktis tidak mungkin dilakukan. Jadi, beberapa cara telah dikembangkan untuk menentukan atau memperkirakan jari-jari atom berdasarkan data percobaan.

Ada tiga cara utama untuk menyatakan ukuran atom:

• Jari-jari atom atau jari-jari logam.
• Jari -jari kovalen .
• Jari-jari ionik.

Ketiga konsep tersebut berbeda satu sama lain dan berlaku untuk kasus yang berbeda. Karena alasan ini, tidak selalu mungkin untuk secara langsung membandingkan ukuran dua atom satu sama lain. Selain itu, ukurannya berubah tergantung pada apakah itu atom netral atau ion. Dalam kasus terakhir, ukurannya juga bervariasi tergantung pada nilai dan tanda muatan listriknya.

Jari-jari atom atau jari-jari logam

Konsep paling sederhana untuk dipahami adalah jari-jari atom. Jari-jari atom suatu unsur didefinisikan sebagai setengah jarak rata-rata antara dua atom yang berdekatan dalam kristal unsur murni. Jarak ini dapat dengan mudah ditentukan dengan menggunakan teknik difraksi sinar-X.

Konsep jari-jari atom berlaku terutama untuk logam, yang merupakan satu-satunya unsur yang membentuk struktur kristal di mana setiap atom logam netral persis sama dengan atom di sebelahnya. Nonlogam, di sisi lain, umumnya tidak membentuk jenis padatan yang sama. Karena alasan inilah jari-jari atom sering disebut jari-jari logam.

radius kovalen

Dengan pengecualian gas mulia, sebagian besar nonlogam dalam keadaan murninya membentuk molekul diskrit atau padatan dengan struktur jaringan kovalen yang luas. Misalnya, unsur oksigen terdiri dari molekul oksigen diatomik (O ₂ ), jadi dalam kristal oksigen padat, atom oksigen yang terikat secara kovalen di setiap molekul akan lebih dekat satu sama lain daripada atom molekul yang berdekatan satu sama lain.

Di sisi lain, kasus seperti karbon, yang alotropnya paling stabil adalah grafit, membentuk struktur berlapis di mana atom dalam satu lapisan terikat secara kovalen satu sama lain, sementara mereka tidak terikat pada atom di lapisan yang berdekatan.

Hal ini membuat pendefinisian jari-jari sebagai fungsi jarak antara dua inti yang berdekatan menjadi ambigu. Dalam kasus ini, ukuran didefinisikan sebagai setengah jarak antara dua atom identik yang terikat secara kovalen satu sama lain. Jari-jari ini disebut jari-jari kovalen, dan paling umum digunakan untuk menentukan ukuran atom non-logam .

Di sisi lain, jari-jari kovalen adalah konsep yang lebih dapat diterapkan daripada jari-jari logam, karena memungkinkan kita untuk menetapkan jari-jari atom yang merupakan bagian dari molekul atau senyawa kovalen. Selanjutnya, dengan mengetahui jari-jari kovalen satu atom, kita dapat memperkirakan jari-jari kovalen atom lain dengan mengukur panjang ikatan kovalen yang terbentuk antara keduanya.

Biasanya, jari-jari kovalen atom sedikit lebih kecil dari jari-jari logamnya masing-masing.

jari-jari ionik

Dua ukuran ukuran atom yang disebutkan di bagian sebelumnya hanya dapat diterapkan pada atom netral atau atom yang merupakan bagian dari molekul kovalen. Namun, banyak unsur yang memiliki keelektronegatifan yang sangat berbeda bergabung membentuk senyawa ionik di mana mereka memperoleh atau kehilangan elektron, sehingga masing-masing menjadi anion atau kation.

Dalam kasus ini, kita dapat menetapkan ukuran relatif atom dengan membandingkan ukuran ionnya, yaitu jari-jari ioniknya.

Ketika kita memiliki dua ion berbeda yang dihubungkan bersama dan kita mengetahui jarak yang memisahkan mereka, kita berasumsi bahwa jarak ini adalah jumlah dari dua jari-jari ionik. Namun, bagaimana kita bisa tahu berapa fraksi jarak ini yang sesuai dengan satu atau beberapa ion? Jelas bahwa untuk menentukan jari-jari salah satu dari dua ion, kita membutuhkan nilai jari-jari ion lainnya. Ini berarti kita hanya perlu menentukan jari-jari kation dan anion.

Kemudian kita dapat menggunakan jari-jari kation untuk menentukan jari-jari anion lain yang kita inginkan, sementara kita dapat menggunakan jari-jari anion untuk menentukan jari-jari kation lain.

Ini pertama kali dicapai dari data kristalografi untuk lithium iodida, senyawa ionik yang terdiri dari kation yang sangat kecil dan anion yang sangat besar.

Pada senyawa ini, struktur kristalnya dibentuk oleh jaringan ion iodida (I ^– ) dimana setiap anion bersentuhan langsung dengan enam iodida lainnya, sedangkan ion litium (Li ⁺ ) terletak di rongga yang terbentuk setiap empat iodida, berada dalam kontak langsung dengan semua ini. Dengan demikian, jari-jari ionik iodida dapat ditentukan sebagai setengah jarak antara dua inti yodium yang berdekatan, sedangkan jarak antara inti litium dan inti yodium memungkinkan untuk menentukan jari-jari ionik litium dengan mengurangkan jari-jari iodida.

Tren periodik jari-jari atom

Seperti disebutkan di awal, ukuran atom adalah sifat periodik materi. Artinya, itu bervariasi dengan cara yang dapat diprediksi selama periode tertentu dan di seluruh kelompok.

Selama periode tersebut, jari-jari atom dan jari-jari kovalen menurun dari kiri ke kanan. Hal yang sama terjadi dengan jari-jari ionik ion yang memiliki muatan listrik yang sama. Alasan di balik perilaku ini adalah muatan inti efektif, yang meningkat seiring dengan peningkatan nomor atom.

Di sisi lain, saat Anda berpindah dari satu periode ke periode lain dalam suatu golongan (yaitu bergerak ke bawah sepanjang golongan), muatan inti efektif juga meningkat, tetapi elektron terluar (yaitu elektron valensi) terletak di elektron cangkang dengan tingkat energi yang meningkat. Ini menyiratkan bahwa kulit valensi semakin jauh dari inti, sehingga jari-jari atom juga meningkat.

Variasi jari-jari ion dengan muatan

Selain variasi periodik jari-jari atom, kovalen, dan ionik, jari-jari ionik juga sangat bergantung pada muatan listrik. Setiap elektron tambahan yang dimasukkan ke dalam atom untuk mengubahnya menjadi anion dan meningkatkan muatan negatifnya meningkatkan tolakan elektrostatik antara elektron di kulit valensi, menyebabkan awan elektron mengembang dan meningkatkan jari-jari ionik.

Hal sebaliknya terjadi pada kation. Setiap elektron yang dikeluarkan dari atom untuk mengubahnya menjadi kation dan meningkatkan muatan positif, mengurangi tolakan antar elektron, meningkatkan muatan nuklir efektif dan oleh karena itu elektron tertarik lebih kuat ke inti. Efeknya adalah penurunan jari-jari ionik dengan meningkatnya muatan positif.

Contoh

Jika kita membandingkan jari-jari berbagai ion yang dapat dibentuk oleh klorin, urutan jari-jari ioniknya adalah:

Cl ⁷⁺ < Cl ⁵⁺ < Cl ³⁺ < Cl ⁺ < Cl < Cl ^–

Referensi

Web Penelitian Bodner. (td). Ukuran Atom . https://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch7/index.php

Fisika dan Kimia. (2019, 15 Juni). Ukuran atom dan ion Fisika dan kimia. https://lafisicayquimica.com/7-3-tamanos-de-atomos-e-iones/

Socrates. (2016, 3 Januari). Bagaimana ukuran atom diukur? Socrates.org. https://socratic.org/questions/how-is-atomic-size-measured

belajar. (2014, 14 Juni). Ukuran Atom . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=HBIUnpU_vJA

Tome, C. (2020, 4 Februari). Mengapa atom sebesar itu? Buku Catatan Budaya Ilmiah. https://culturacientifica.com/2020/02/04/por-que-los-atomos-tienen-el-tamano-que-tienen/