Av Kevin Beck | Uppdaterad 24 mars 2022
Atomer är de minsta enheterna av materia som behåller ett elements identitet. Medan en tegel på ett pund guld kan delas upp i allt mindre fragment, är den ultimata beståndsdelen själva guldatomen – en enhet som är både omåttligt liten och anmärkningsvärt välförstådd.
Varje atom innehåller minst en proton i dess kärna; protonantalet, eller atomnumret, identifierar elementet unikt. I en neutral atom är antalet elektroner är lika med antalet protoner, och de flesta grundämnen innehåller också neutroner - neutrala partiklar som lägger till massa utan att ändra laddningen. Varianter med olika neutronantal är kända som isotoper .
Protoner och neutroner bildar en kompakt kärna, medan elektroner upptar omgivande orbitaler som är många gånger längre bort från kärnan än själva kärnan.
atomradien definieras som avståndet från kärnans centrum till den yttersta elektronorbitalen. Denna radie bestäms till stor del av balansen mellan kärnladdningen (som drar elektroner inåt) och elektron-elektronrepulsionen som trycker dem utåt.
Under en period, när atomnumret stiger, ökar de tillsatta protonerna den nukleära attraktionen. Eftersom elektroner läggs till samma skal, krymper radien vanligtvis tills en ädelgas uppnås. När nästa period börjar introduceras ett nytt elektronskal, vilket orsakar en plötslig ökning av radien, följt av en gradvis minskning igen när perioden fortskrider.
Till skillnad från den yttre radien är kärnan likformigt liten – ungefär 1×10⁻¹⁵m i diameter för alla element. Däremot skulle den yttersta elektronen i en typisk atom ligga ungefär 100 meter från kärnan om atomen förstorades till storleken på en fotbollsstadion.
Även om det inte finns någon enskild formel som gäller för varje atom, uppskattar kemister ofta kovalenta radier genom att mäta avståndet mellan kärnor i en bunden molekyl och halvera det värdet. Till exempel, om kalcium har en känd radie på 178 pm och Ca–Se-bindningslängden i kalciumselenid är 278 pm, kan selenradien uppskattas till 100 pm.
Följande diagram (se IUPAC ) listar ungefärliga radier för de första 86 grundämnena, från cirka 40 pm för väte till 240 pm för cesium.
Att förstå dessa dimensioner hjälper forskare att förutsäga kemiskt beteende, designa nya material och förklara materiens fysikaliska egenskaper.
