Atomeradien for Sc er $ \ pu {162pm} $, Ti er $ \ pu {147pm } $, $ \ ce {Fe} $ er $ \ pu {126pm} $, og $ $ ce {Co} $ er $ \ pu {125pm} $.
Den elektroniske konfiguration af $ \ ce {Fe} $ er $ \ ce {[Ar] 3d ^ 6 4s ^ 2} $, og $ $ ce {Co} $ er $ \ ce {[Ar] 3d ^ 7 4s ^ 2} $. Forskellen i atomnummer og dermed forskellen i antallet af 3d-elektroner er 1. Så på grund af screening “annulleres” den ekstra opladning, og de har næsten samme radier.
Forskellen i atomnummer og 3d-elektronantal mellem $ \ ce {Sc} $ og $ \ ce {Ti} $ er også det samme – 1.
Så jeg vil gerne vide, hvorfor der er en betydelig forskel mellem radierne af Sc og Ti, men ikke mellem radierne af Fe og Co.
Svar
Der er forskellige forestillinger om atomradius ; den, du bruger, synes at være den metalliske radius, som er halvdelen af afstanden mellem nærmeste naboer i metallet. Denne opfattelse er meget følsom over for antallet af elektroner pr. atom involveret i binding. Scandium har kun 3 valenselektroner, mens $ \ ce {Ti} $ har 4. Disse deltager alle i en vis udstrækning i “elektronsuppe”, der holder metaller sammen. Jeg har ikke været i stand til at finde ud af nøjagtigt i hvilket omfang, men det er rimeligt at sige dog at de 4 valenselektroner fra Ti binder kernerne sammen betydeligt tættere end de 3 af $ \ ce {Sc} $. Som et resultat bliver $ \ ce {Ti} $ -atomer signifikant tættere på hinanden. (En analog situation er kovalent radius på $ \ ce {F2} $, på omkring $ \ pu {70 pm} $ versus $ \ ce {O2} $, på omkring $ \ pu {60 pm} $; selvom den kovalente radius har tendens til at falder over en periode, den vokser fra $ \ ce {O} $ til $ \ ce {F} $, fordi $ \ ce {F2} $ har en enkelt obligation, mens $ \ ce {O2} $ har en dobbelt.)
Når du skrider videre langs overgangsmetalerne, deloceres alisering af d elektroner i metallet går ned. Selvom der er flere d elektroner i $ \ ce {Co} $ end i $ \ ce {Fe} $, er deres effektivitet i at binde atomer ikke sammen noget større. Som et resultat er afstanden mellem naboer (dermed den metalliske radius) er den samme for begge.
Svar
Serien, du citerede, tilhører en så kendt “metallisk” radius, og det afhænger af krystalstrukturen af elementet, der ændrer sig gennem rækken. Kort sagt citerede du serier, der ikke er egnet til overvejelse af isolerede tendenser.
Der er faktisk flere typer atomare radier (kovalent med forskellig værdi for bindinger af forskellig rækkefølge, van-der-waals radier og afskæringsradius, der efterlader en vis mængde elektronisk tæthed inde i atomet). Når man sammenligner atomradier i sammenlignelige omgivelser, er to hovedtendenser observerbare: vækst af størrelse ned i søjlen i det periodiske system, fordi flere elektroniske skaller pakkes ind i samme atom og sammentrækning af atomer mod slutningen af rækken. Dette er lidt vanskeligere at forklare. I det væsentlige isolerer den færdige indre elektroniske skal ydre skaller fra kernen, hvilket reducerer effektiv ladning af kernen, som den ydre skal “føles”. I betragtning af, at i begyndelsen af rækken føles ydre elektroner effektiv ladning på 1 omkring allerede ret stor afsluttet skal, mens i slutningen føles ydre elektroner effektiv ladning på 8 omkring komprimeret indre skal. Dette kompliceres yderligere af “blandet” status for d-elektroner, der isoleres fra kernen af indre skaller meget mere effektivt end p- og især s-elektroner, så de er valens-aktive i overgangselementer, men valens-inaktive i p-elementer.