Atomgröße bestimmen?
Letzend in Chemie habe ich gefehlt, jedoch haben wir ein neues Thema angefangen: die Atomgröße.
Nun zu meiner Frage: wie lässt sich diese ermitteln, und welches ist das kleinste und größte Atom?
Danke,
Lg
3 Antworten
Das Thema "Atomradius" ist tatsächlich ein ziemlich schwieriges.
Ein Atom hat als quantenmechanisches System keine scharfen Grenzen, deshalb muss man ein vereinfachtes Modell nehmen. Aber es gibt mehrere Modelle - für welches soll man sich entscheiden?
Wenn du dir die Wikipedia-Artikel zu den einzelnen chemischen Elementen anschaust (z. B. https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoff ), siehst du, dass im Eigenschaftenkasten rechts oben drei Radien angegeben sind:
- Atomradius
- Kovalenter Radius (auch Kovalenzradius)
- Van-der-Waals-Radius.
Diese Wörter sind mit Links hinterlegt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Atomradius
https://de.wikipedia.org/wiki/Kovalenter_Radius
https://de.wikipedia.org/wiki/Van-der-Waals-Radius
Dort ist auch jeweils angedeutet, was der betreffende Radius bedeuten soll und wie er ermittelt wird.
Grob zusammengefasst:
den Atomradius misst man in einem Kristall des reinen Elementes. Mit Wellen, die eine ähnliche Wellenlänge wie die Abstände der Atomkerne haben, kann man diese Abstände messen. (Da diese Wellen z. B. Röntgenstrahlen sind, ist eins der wichtigsten Verfahren die "Röntgenstrukturanalyse". Näheres siehe Physik, Beugung am Gitter.) Der Abstand zweier benachbarter Atomkerne ist natürlich der doppelte "Atomradius".
den Kovalenzradius misst man in kovalenten Bindungen des Elements. (Kovalente Bindungen sind die Atombindungen, mit denen man es im Chemieunterricht in der Schule üblicherweise zu tun hat.) Der Abstand zweier direkt gebundener Kerne ist die Summe der Kovalenzradien der beiden Atome. Dummerweise hängen die Abstände vom jeweiligen Bindungspartner ab, sodass man sich da ausdenken muss, welcher Mittelwert aus Vermessungen von verschiedenen Verbindungen wohl am geeignetsten ist.
Van-der-Waals-Radien misst man in Kristallen von Molekülen, die das entsprechende Element enthalten. Der Abstand zweier benachbarter Atomkerne (aus verschiedenen Molekülen) ist hier die Summe der Van-der-Waals-Radien. Auch hier gilt das oben Gesagte zur Abhängigkeit von den Bindungspartnern.
Welches das kleinste und welches das größte Atom sind, kannst du den Periodensystemen auf den Wikipediaartikeln zu den verschiedenen Radien entnehmen.
Das hängt ganz davon ab, wie die betrachteten Atome vorliegen:
http://www.idn.uni-bremen.de/pubs/Niedderer/2000-QAP-JP-b.pdf
Das kleinste und das größte Atom lässt sich einfach aus entsprechenden Tabellen ablesen. Helium hat den kleinsten kovalenten Atomradius (28 pm) und Francium den Größten (260 pm). Das sind Pikometer, also 10^-12 m.
Die Radien variieren aber sehr stark, je nachdem wie die Atome vorliegen.
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