VOLUME ATOM: PERBEDAANNYA PADA TABEL PERIODIK DAN CONTOH - KIMIA - 2024

The Volume atom adalah nilai relatif yang menunjukkan hubungan antara massa molar unsur dan densitasnya. Jadi volume ini tergantung pada kerapatan elemen, dan kerapatan tergantung pada fase dan bagaimana atom-atom tersusun di dalamnya.

Jadi volume atom untuk unsur Z tidak sama dalam fasa selain yang diperlihatkannya pada suhu kamar (cair, padat atau gas), atau bila ia merupakan bagian dari senyawa tertentu. Jadi, volume atom Z dalam senyawa ZA berbeda dengan Z dalam senyawa ZB.

Mengapa? Untuk memahaminya, perlu membandingkan atom dengan, misalnya kelereng. Kelereng, seperti kelereng yang kebiruan pada gambar di atas, memiliki batas material yang sangat jelas, yang dapat dilihat berkat permukaannya yang mengkilap. Sebaliknya, batas atom menyebar, meskipun mereka dapat dianggap bola jarak jauh.

Jadi, yang menentukan titik di luar batas atom adalah probabilitas nol untuk menemukan elektron, dan titik ini mungkin lebih jauh atau lebih dekat ke inti bergantung pada berapa banyak atom tetangga yang berinteraksi di sekitar atom yang dipertimbangkan.

Volume dan radius atom

A dua atom berinteraksi dengan molekul H H menjadi _dua , posisi pusatnya didefinisikan sebagai jarak antara ini (jarak internuklir). Jika kedua atom berbentuk bola, jari-jarinya adalah jarak antara inti atom dan batas fuzzy:

Pada gambar di atas, Anda dapat melihat bagaimana probabilitas menemukan elektron berkurang saat elektron menjauh dari inti. Kemudian membagi jarak antar inti dengan dua jari-jari atom diperoleh. Selanjutnya, dengan asumsi geometri bola untuk atom, rumus tersebut digunakan untuk menghitung volume bola:

V = (4/3) (Pi) r ³

Dalam ungkapan ini r adalah jari-jari atom yang ditentukan untuk molekul H ₂ . Nilai V yang dihitung dengan metode yang tidak tepat ini dapat berubah jika, misalnya, H ₂ dianggap dalam keadaan cair atau logam. Namun, metode ini sangat tidak akurat karena bentuk atom sangat jauh dari bola ideal dalam interaksinya.

Untuk menentukan volume atom dalam padatan, banyak variabel tentang pengaturan yang diperhitungkan, dan diperoleh dengan studi difraksi sinar-X.

Formula tambahan

Massa molar menyatakan jumlah materi yang memiliki mol atom suatu unsur kimia.

Satuannya adalah g / mol. Sebaliknya, massa jenis adalah volume yang ditempati oleh satu gram unsur: g / mL. Karena satuan volume atom adalah mL / mol, kita harus bermain-main dengan variabel untuk mendapatkan satuan yang diinginkan:

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

Atau apa yang sama:

(Massa molar) (1 / D) = V.

(Massa molar / D) = V.

Jadi, volume satu mol atom suatu unsur dapat dengan mudah dihitung; sedangkan rumus volume bola menghitung volume atom individu. Untuk sampai pada nilai ini dari yang pertama, diperlukan konversi melalui bilangan Avogadro (6.02 · 10 ^-23 ).

Bagaimana volume atom bervariasi pada tabel periodik?

Jika atom dianggap bulat, variasinya akan sama dengan yang diamati pada jari-jari atom. Pada gambar di atas, yang menunjukkan elemen representatif, diilustrasikan bahwa dari kanan ke kiri atom-atom mengecil; sebaliknya, dari atas ke bawah mereka menjadi lebih tebal.

Ini karena dalam periode yang sama nukleus menggabungkan proton saat bergerak ke kanan. Proton-proton ini memberikan gaya tarik pada elektron eksternal, yang merasakan muatan inti efektif Z _ef , lebih kecil dari muatan inti nyata Z.

Elektron pada kulit bagian dalam menolak elektron pada kulit terluar, mengurangi efek inti pada kulit; ini dikenal sebagai efek layar. Dalam periode yang sama, efek layar tidak dapat menangkal peningkatan jumlah proton, sehingga elektron di kulit bagian dalam tidak mencegah atom berkontraksi.

Namun, turun ke dalam suatu kelompok memungkinkan tingkat energi baru, yang memungkinkan elektron mengorbit lebih jauh dari inti. Demikian juga, jumlah elektron di kulit dalam meningkat, efek perisai yang mulai berkurang jika nukleus menambahkan proton lagi.

Untuk alasan ini, diketahui bahwa golongan 1A memiliki atom yang paling bervolume, tidak seperti atom kecil dari golongan 8A (atau 18), yang ada pada gas mulia.

Volume atom logam transisi

Atom logam transisi memasukkan elektron ke orbital d bagian dalam. Peningkatan efek layar ini, dan juga muatan inti Z yang sebenarnya, meniadakan hampir sama, sehingga atom-atomnya mempertahankan ukuran yang sama dalam periode yang sama.

Dengan kata lain: dalam satu periode, logam transisi menunjukkan volume atom yang sama. Namun, perbedaan kecil ini sangat signifikan ketika mendefinisikan kristal logam (seolah-olah itu adalah kelereng logam).

Contoh

Dua rumus matematika tersedia untuk menghitung volume atom suatu unsur, masing-masing dengan contoh yang sesuai.

Contoh 1

Diketahui jari-jari atom hidrogen -37 pm (1 pikometer = 10 ^-12 m) - dan cesium -265 pm-, hitung volume atomnya.

Dengan menggunakan rumus volume bola, kita memiliki:

V _H = (4/3) (3.14) (37 sore) ³ = 212.07 sore ³

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

Namun, volume yang dinyatakan dalam pikometer ini terlalu tinggi, sehingga diubah menjadi satuan angstrom, mengalikannya dengan faktor konversi (1Å / 100pm) ³ :

(212.07 malam ³ ) (1Å / 100 malam) ³ = 2.1207 × 10 ^-4 Å ³

(77912297,67 pm ³ ) (1Å / 100pm) ³ = 77,912 Å ³

Jadi, perbedaan ukuran antara atom H kecil dan atom Cs besar dibuktikan secara numerik. Perlu dicatat bahwa kalkulasi ini hanyalah perkiraan di bawah pernyataan bahwa atom itu bulat total, yang mengembara di depan realitas.

Contoh 2

Massa jenis emas murni 19,32 g / mL dan massa molar 196,97 g / mol. Dengan menerapkan rumus M / D untuk menghitung volume satu mol atom emas, diperoleh hasil sebagai berikut:

V _Au = (196,97 g / mol) / (19,32 g / mL) = 10,19 mL / mol

Artinya, 1 mol atom emas menempati 10,19 mL, tetapi berapa volume spesifik yang ditempati atom emas? Dan bagaimana mengekspresikannya dalam satuan pm ³ ? Untuk ini, cukup terapkan faktor konversi berikut:

(10,19 mL / mol) · (mol / 6,02 · 10 ^-23 atom) · (1 m / 100 cm) ³ · (1 siang / 10 ^-12 m) ³ = 16,92 · 10 ⁶ sore ³

Di sisi lain, jari-jari atom emas adalah 166 pm. Jika kedua volume dibandingkan - yang diperoleh dengan metode sebelumnya dan yang dihitung dengan rumus volume bola - akan diketahui bahwa kedua volume tersebut tidak memiliki nilai yang sama:

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

Manakah dari keduanya yang paling dekat dengan nilai yang diterima? Yang paling mendekati hasil eksperimen diperoleh difraksi sinar-X dari struktur kristal emas.

Referensi

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (9 Desember 2017). Definisi Volume Atom. Diperoleh pada 6 Juni 2018, dari: thinkco.com
2. Mayfair, Andrew. (13 Maret 2018). Cara Menghitung Volume Atom. Sciencing. Diperoleh pada 6 Juni 2018, dari: sciencing.com
3. Wiki Kids Ltd. (2018). Kurva Volume Atom Lothar Meyer. Diperoleh pada 6 Juni 2018, dari: wonderwhizkids.com
4. Lumen. Tren Berkala: Jari-jari Atom. Diperoleh pada 6 Juni 2018, dari: kursus.lumenlearning.com
5. Camilo J. Derpich. Volume dan kepadatan atom. Diperoleh pada 6 Juni 2018, dari: es-puraquimica.weebly.com
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning, hal 222-224.
7. Yayasan CK-12. (22 Februari 2010). Ukuran atom komparatif. . Diperoleh pada 06 Juni 2018, dari: commons.wikimedia.org
8. Yayasan CK-12. (22 Februari 2010). Jari-jari atom H ₂ . . Diperoleh pada 06 Juni 2018, dari: commons.wikimedia.org