Powszechnie wiadomo, że przy przesuwaniu się w dół grupy pierwiastków bloku p spodziewany jest wzrost promienia atomowego. Jednak gal jest wyjątkiem. Promień atomowy, tj. Metaliczny promień galu (135 $ ~ \ mathrm {pm} $) jest mniejszy niż aluminium (143 $ ~ \ mathrm {pm} $).
Moja książka podaje następujący powód :
Jest to spowodowane obecnością dodatkowych 10 d-elektronów w galu, które mają słaby efekt ekranowania dla zewnętrznych elektronów w wyniku zwiększonego ładunku jądrowego.
Ale jeśli tak jest, dlaczego efekt nie jest taki sam w przypadku cięższych członków?
Ponadto musi istnieć coś jeszcze, co rządzi tą wyjątkową właściwością galu. Może struktura, ale nie jestem pewien. Czy ktoś może to rozwinąć?
Komentarze
- Nie jestem pewien twoich wartości, ale wyjaśnienie w książce prowadzi mnie do wniosku, że gal ma dość niską atomową promień, ponieważ elektrony 4s, 3d i 4p są tak blisko siebie, że elektrony 3d nie chronią całkowicie elektronów 4s ip przed ładunkiem jądrowym. To bardziej przypomina jeden duży poziom z 13 elektronami.
Odpowiedź
Najpierw należy spojrzeć na definicja promienia metalicznego, który jest połową odległości między dwoma atomami w sieci. Ma znaczną zależność od struktury kryształu.
Tanga związana z pytaniem i innymi odpowiedziami:
Gal ma rombową strukturę kryształu (CN = 6), podczas gdy glin ma sześcienną strukturę kryształu centrowaną czołowo (CN = 12). Ta różnica w koordynacji wymaga korekcji goldschmidta , aby porównać wartości tak, jakby gal był skoordynowany w 12, co sprawia, że skorygowany promień metaliczny galu jest właściwie jeszcze mniejszy w porównaniu z aluminium przy około $ \ mathrm {130pm} $.
Gal występuje w sieci w postaci dwuatomowego ciała stałego, co powoduje, że atomy są bliżej siebie na a , ponieważ są one związane kowalencyjnie. Promień kowalencyjny galu wynosi około $ \ mathrm {122pm} $, co jest znacznie mniejsze niż promienie metalu któregokolwiek z pierwiastków. Ta wartość między związanymi atomami obniża średnią odległość między atomami, dając galowi mniejszy promień metaliczny.
Jeśli spojrzysz na promienie Van der Waalsa pierwiastków (bardziej reprezentatywne dla monoatomowego atomu gazowego), zobaczysz zobaczyć, że aluminium jest w rzeczywistości mniejsze, ale nie za dużo, co daje pewną wiarygodność wyjaśnieniom d-elektronów, ale nie jest to pełne wyjaśnienie w odniesieniu do promienia metalu.
Odpowiedź
Z każdym dodatkowym protonem dodawanym do jądra zwiększa się przyciąganie między jądrem a elektronami, co powoduje skurczenie funkcji falowej. Tendencja ta jest najbardziej widoczna, gdy idziemy poziomo wzdłuż grupy: atom litu jest znacznie większy niż atom neonu, mimo że elektrony walencyjne znajdują się w tej samej powłoce – i jest to nawet prawdziwe w przypadku różnicy między borem a neonem, jeśli chcesz ogranicz ją do pojedynczej podpowłoki.
Za każdym razem, gdy otwierana jest nowa powłoka, promień atomowy przeskakuje w górę, ponieważ one zawsze (tj. obliczenia mechaniki kwantowej tak mówią) mają większy udział w większej odległości od jądra, co najmniej jeden dodatkowy płat. Jak dotąd podstawy.
Co się dzieje, kiedy przechodzimy z aluminium na gal? Powinniśmy rozważyć przypadek, przechodząc przez układ okresowy z odpowiednich metali alkalicznych sodu i potasu. Od sodu jest to dwa stopnie do aluminium, ale od potasu do galu jest 12 – cały blok 3D jest wciśnięty pomiędzy. Zatem z hipotetycznego punktu wyjścia doświadczamy znacznie większego skurczu, gdy docieramy do galu w porównaniu z aluminium.
Zauważ, że nie ma znaczenia, że elektrony 3D są tam i „ekranują”. Ekranowanie nie odgrywa tak wielkiej roli, jak się często mówi.
Kolejnego „kroku” można doświadczyć, przechodząc od indu do talu. Tutaj nagle mamy 4f pierwiastki umieszczone pomiędzy, a zatem promienie indu i talu są znowu raczej podobne.
Odpowiedź
Jak wspomina powyższy komentarz Josepha, elektrony 3D w galu wykazują słabe ekranowanie, co powoduje zjawisko znane jako „skurcz bloku d”, jak widać w elementach od Ga do Br. Pomimo tego, że należą do tej samej grupy co aluminium, wprowadzenie orbitalu d oznacza, że Ga ma znacznie więcej protonów (31 vs 13), więc dodatnio naładowane jądro ma znacznie większe przyciąganie w Ga niż w Al. Z powodu skurczu bloku d jądro jest w stanie wywierać znacznie większą siłę przyciągania na najbardziej zewnętrznych elektronach na poziomie s i p, zmniejszając w ten sposób promień atomowy.Powoduje to również, że potencjał jonizacji Ga jest wyższy niż Al, gdy normalna tendencja jest taka, że potencjał jonizacji spada w grupie.