Πώς μπορούν οι επιστήμονες να μετρήσουν την ακτίνα ενός ατόμου;
1. Περίθλαση ακτίνων Χ:
* Αυτή η τεχνική βασίζεται στην αλληλεπίδραση των ακτίνων Χ με τα ηλεκτρόνια σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα.
* Όταν οι ακτίνες Χ είναι λάμψη σε κρύσταλλο, είναι διαθλασμένοι (λυγισμένοι) από τα ηλεκτρόνια, δημιουργώντας ένα πρότυπο παρεμβολής σε έναν ανιχνευτή.
* Με την ανάλυση των γωνιών και των εντάσεων των διαθλασμένων ακτίνων Χ, οι επιστήμονες μπορούν να καθορίσουν τη διάταξη των ατόμων στον κρύσταλλο και να υπολογίσουν την απόσταση μεταξύ τους, η οποία σχετίζεται με την ατομική ακτίνα.
2. Ατομική φασματοσκοπία:
* Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει τη μελέτη της απορρόφησης και της εκπομπής φωτός από τα άτομα.
* Κάθε στοιχείο έχει ένα μοναδικό φάσμα φωτός που απορροφά ή εκπέμπει όταν η μετάβαση των ηλεκτρονίων του μεταξύ των επιπέδων ενέργειας.
* Τα μήκη κύματος αυτών των φασματικών γραμμών σχετίζονται με τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων, τα οποία επηρεάζονται από το μέγεθος του ατόμου.
* Με την ανάλυση των φασματικών δεδομένων, οι επιστήμονες μπορούν να εκτιμήσουν την ατομική ακτίνα.
3. Ηλεκτρονική μικροσκοπία:
* Η ηλεκτρονική μικροσκοπία χρησιμοποιεί μια δέσμη ηλεκτρονίων για τη δημιουργία μεγεθών εικόνων δειγμάτων.
* Ενώ τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια δεν μπορούν να επιλύσουν μεμονωμένα άτομα, μπορούν να παρέχουν λεπτομερείς εικόνες της δομής των υλικών.
* Με την ανάλυση της απόστασης μεταξύ των ατόμων σε αυτές τις εικόνες, οι επιστήμονες μπορούν να εκτιμήσουν το μέγεθος των ατόμων.
4. Θεωρητικοί υπολογισμοί:
* Η κβαντική μηχανική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον θεωρητικά υπολογισμό του μεγέθους των ατόμων.
* Αυτοί οι υπολογισμοί βασίζονται στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του πυρήνα και των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο.
* Ωστόσο, αυτοί οι υπολογισμοί είναι πολύπλοκες και απαιτούν ισχυρούς υπολογιστές.
5. Μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM):
* Το AFM χρησιμοποιεί έναν αιχμηρό καθετήρα για να σαρώσει την επιφάνεια ενός υλικού, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με την τοπογραφία και τις ιδιότητες της επιφάνειας.
* Το AFM μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση των διαστάσεων μεμονωμένων ατόμων και μορίων σε μια επιφάνεια.
Η ατομική ακτίνα δεν είναι σταθερά:
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η ατομική ακτίνα δεν είναι σταθερή τιμή, αλλά μάλλον ένα εύρος. Το μέγεθος ενός ατόμου μπορεί να ποικίλει ανάλογα με:
* Χημικό περιβάλλον: Το μέγεθος ενός ατόμου μπορεί να αλλάξει όταν σχηματίζει χημικούς δεσμούς.
* Ιωνική κατάσταση: Τα άτομα μπορούν να κερδίσουν ή να χάσουν ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας ιόντα με διαφορετικές ακτίνες.
* Θερμοκρασία: Τα άτομα δονείται περισσότερο σε υψηλότερες θερμοκρασίες, οδηγώντας σε μικρή αύξηση του μεγέθους τους.
Επομένως, η "ατομική ακτίνα" συνήθως αναφέρεται στο μέσο ή εκτιμώμενο μέγεθος ενός ατόμου υπό συγκεκριμένες συνθήκες.
