ขนาดอะตอมและขนาดไอออน

นางสาวณิชานันท์ อาจหาญ

วิชาสารและสมบตัิของสาร ว 30102 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4

โรงเรียนเฉลิมพระเกียรติสมเด็จพระศรีนครินทร์ กาญจนบุรี

ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2559

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

การบอกขนาดอะตอม จะบอกด้วย “รัศมีอะตอม” โดยจะแบ่งประเภทของรัศมีอะตอมดังนี้

รัศมีโคเวเลนต์ (Covalent radius)

รัศมีแวนเดอร์วาลส์ (Van der Waals radius)

รัศมีโลหะ (Matallic radius)

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

รัศมีโคเวเลนต์ คือ ระยะทางครึ่งหนึ่งของความยาวพันธะโคเวเลนต์ ระหว่างอะตอมชนิดเดียวกัน ตัวอย่างรัศมีโคเวเลนต์ของไฮโดรเจนและคลอรีนแสดงได้ดังนี้ ความยาวพันธะ H – H = 74 pm

รัศมีโคเวเลนต์ของ H = 74/2 pm = 37 pm รัศมีโคเวเลนต์ เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมคู่หนึ่ง ระหว่างอโลหะกับอโลหะ ซึ่งเกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน และระยะระหว่างนิวเคลียสของอะตอมคู่ที่สร้างพันธะโคเวเลนต์ต่อกันจะเรียกว่า ความยาวพันธะ

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

ความยาวพันธะ Cl – Cl = 198 pm รัศมีโคเวเลนต์ของ Cl = 198/2 pm = 99 pm

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

กรณีที่เป็นพันธะโคเวเลนต์ระหว่างอะตอมต่างชนิดกัน เช่น CCl4 อาจหารัศมีอะตอมของธาตุคาร์บอนได้ เมื่อทราบความยาวพันธะระหว่างอะตอมของธาตุท้ังสอง ตัวอย่างเช่น จากข้อมูลทราบว่า ความยาวพันธะ C – Cl = 176 pm รัศมีอะตอมของ Cl = 99 pm ดังนั้น รัศมีอะตอมของ C = (176 - 99) = 77 pm

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

รัศมีแวนเดอร์วาลส์ คือ ระยะทางครึ่งหนึ่งของระยะระหว่างนิวเคลียสของอะตอมที่อยู่ใกล้ที่สุด ตัวอย่างรัศมีแวนเดอร์วาลส์ซึ่งหาได้จากอะตอมของแก๊สเฉื่อย

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

รัศมีโลหะ คือ ระยะทางครึ่งหนึ่งของระยะระหว่างนิวเคลียสของอะตอมโลหะที่อยู่ ใกล้ที่สุด เช่น ธาตุแมกนีเซียม มีระยะระหว่างนิวเคลียสของอะตอมสอง อะตอมอยู่ใกล้กันที่สุด

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

ปัจจัยที่มีผลต่อขนาดของอะตอมและขนาดไอออน จ านวนระดับพลังงาน ถ้ามีจ านวนระดับพลังงานมากขึ้น ขนาดของ

ของอะตอมจะใหญ่มากขึ้นตามไปด้วย จ านวนโปรตอน ในกรณีที่มีจ านวนระดับพลังงานเท่ากัน ให้พิจาณา

จ านวนโปรตอน ถ้ามีโปรตอนมาก อะตอมจะมีขนาดเล็กว่า

อัตราส่วนระหว่างโปรตอนกับอิเล็กตรอน ไอออนของธาตุ ถ้ามี โปรตอน/อิเล็กตรอนมาก ไอออนนั้นก็จะมีขนาดเล็กลง

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

แนวโน้มขนาดอะตอมในหมู่เดียวกัน

ธาตุในหมู่เดียวเดียวกันขนาดอะตอมจะใหญ่ขึ้นจากบนลงล่าง เนื่องจากธาตุในหมู่เดียวกันจะมีเลขอะตอมเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง เมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นจะท าให้มีจ านวนระดับชั้นพลังงานเพิ่มมากขึ้น จึงท าให้มีขนาดอะตอมเพิ่มขึ้นตามล าดับ

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

แนวโน้มขนาดอะตอมในคาบเดียวกัน

ธาตุในคาบเดียวกันจะมีขนาดอะตอมเล็กลงจากซ้ายไปขวา เพราะธาตุที่อยู่ในคาบเดียวกัน จะมีระดับชั้นพลังงานเท่ากัน แต่เลขอะตอม (โปรตอน) จะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา ท าให้มีแรงดึงดูดอิเล็กตรอนมากยิ่งขึ้น จึงท าให้มีขนาดอะตอมเล็กลง

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

แนวโน้มขนาดอะตอมตามหมู่และตามคาบ

ขนาดอะตอม (Atomic Radius)

ขนาดไอออน (Ionic Radius)

ไอออน คือ อะตอมหรือกลุ่มอะตอมที่มีประจุไฟฟ้า ซึ่งจะมีประจุไฟฟ้าบวกหรือลบเท่านั้น โดยแบ่งไอออน ออกเป็น 2 ประเภท คือ

ไอออนบวก เกิดจากที่อะตอมหรือกลุ่มอะตอมเกิดการสูญเสียอิเล็กตรอน จึงท าให้มีจ านวนโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอน จึงแสดงประจุบวกออกมา ไอออนลบ คือ เกิดจากอะตอมหรือกลุ่มอะตอมได้รับอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่น จึงท าให้มีจ านวนอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอน จึงแสดงประจุลบออกมา สิ่งที่ใช้พิจารณาขนาดของไอออน คือ รัศมีไอออน ซึ่งเป็นระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของไอออนบวกและไอออนลบ (พันธะไอออนิก)

ขนาดไอออน (Ionic Radius)

รูปที่ 1 ไอออนบวก รูปที่ 2 ไอออนลบ

ขนาดไอออน (Ionic Radius)

ไอออนในหมู่เดียวกันจะมีขนาดใหญ่ขึ้นจากบนลงล่าง เนื่องจากจ านวนระดับชั้นพลังงานเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง

แนวโน้มขนาดไอออนในหมู่เดียวกัน

ไอออนหมู่ 1 จ านวนระดับชั้นพลังงาน

2

2 8

2 8 8

2 8 18 8

2 8 18 18 8

ขนาดไอออน (Ionic Radius)

ไอออนในคาบเดียวกันจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ไอออนบวกที่มาจากโลหะ และไอออนลบที่มาจากอโลหะ แนวโน้มของขนาดไอออนตามคาบจะเล็กลงจากซ้ายไปขวา โดยมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อถึงไอออนลบจากนั้นก็จะมีขนาดเล็กลงจากซ้ายไปขวาเช่นเดิม

แนวโน้มขนาดไอออนในคาบเดียวกัน

ขนาดไอออน (Ionic Radius)

การเปรียบเทียบระหว่างไอออนบวกกับไอออนลบ

Mg : 1s2 2s2 2p6 3s2

160 pm Mg2+ : 1s2 2s2 2p6

65 pm

O : 1s2 2s2 2p4

73 pm O2- : 1s2 2s2 2p6 140 pm

ขนาดไอออน (Ionic Radius)

การเปรียบเทียบระหว่างไอออนบวกกับไอออนลบ

ขนาดไอออน (Ionic Radius)

การเปรียบเทียบขนาดอะตอมและขนาดไอออน