Вот казалось бы, радиус атома - штука хорошо известная и кажется уже чем-то очевидным. Значение это приведено даже в таблице Менделеева. Правда ни в каждой, но есть такие "прокаченные" варианты, где отражены основные параметры каждого приведенного элемента. Ну и исходя из таких данных, мы вполне можем выбрать самый большой атом и самый маленький.
В чём сложность?
Однако, тут нужно помнить, что размер атома - величина весьма условная. Одной из главных проблем тут является нестабильность самого атома. Под термином нестабильность тут мы будем понимать не его склонность к постоянному распаду, а ряд сопутствующих проблем.
Например, вроде бы очевидно, что измерять размер следует исходя из радиуса, который является отрезком прямой, соединяющий центр ядра атома и наиболее стабильную электронную орбиталь, где вероятность появления электрона наибольшая. Но это очень красиво, пока мы рисуем планетарную модель. На самом же деле, орбиты электронов, движущихся вокруг атома выглядят примерно так :)
Соответственно, уже "с порога" встаёт вопрос точности измерения. При этом нужно понимать, что переход атома в возбужденное состояние при таком раскладе сможет изменить его размер.
Но даже если исходить из усреднения измерений, есть и ещё одна важная проблема. На данный момент не существует объективной методики, которая позволяет измерять размер атома, как мы измеряем гайку штангенциркулем. Все измерения размера атомов косвенные.
Какие методики измерения существуют?
В энциклопедии довольно мудрёно объясняется, что нормальных в нашем понимании измерений пока нет. Существующие методики строятся на логическом предположении, которое позволяет утверждать, что мы измеряем размер атома.
Например, существует методика измерения размера атома, исходя из плотности потока отражения бомбардируемых частиц. По атому стреляют частичкам и там где есть атом, эти частички отлетают в обратном направлении. Пятно, появившееся на сенсоре, фиксирующем такие отраженные частицы, считается соответствующим размеру измеряемого атома.
Есть теоретическая методика, которая исходит из измерения размера атома посредством определения межатомных расстояний. Исходя из принципа плотнейшей упаковки, расстояние между атомами для каждого элемента фиксировано и прямо соотносится с размером самого атома. Это даёт возможность предположить, что реальный размер атома такой-то. Ну а измерить расстояние между самими атомами технически проще, чем измерять радиус атома. Тут достаточно точечных рефлексов.
Наиболее точной методикой измерения размеров атома сегодня считается методика спектроскопии. Спектроскопические методы основаны на взаимодействии электромагнитной волны с веществом. При некоторых условиях, вещество выступает как дифракционная решетка, а параметры решетки могут быть высчитаны. При этом, размер самой решетки прямо соотносится с размерами межатомных пространств. Ну а исходя из знаний о строении вещества, можно прикинуть и размер самого атома.
Есть и ещё одна интересная методика. Она расчётная. Исходя из атомной массы высчитывается размер атома. Плотность можно измерить, массу высчитать. Дальше простая арифметика позволяет рассчитать и радиус атома. Правда тут приближений ещё больше, чем во всех описанных ранее методиках.
Ну и из серии совсем экстравагантных измерений - на одном из конкурсов научной фотографии победила фотография "Одинокий атом стронция в ионной ловушке". Там на простой фотоаппарат был сфотографирован атом и выглядит он как светящаяся точка. Сопоставляя размеры этой точки и любого объекта, вполне можно прикинуть реальный размер.
Важно отметить, что в основном все методики дают сопоставимые результаты. Казалось бы, это означает, что размер атома определен верно и однозначно. Но, возвращаемся к началу статьи и вспоминаем, что сама по себе однозначная форма атома - это научное приближение и абстракция. В реальных условиях может меняться как реальная форма, так характерный размер.
Так, если измерять атом внутри кристаллической решетки, то мы получим один размер, а если измерять атом того же вещества, свободно путешествующий в пространстве - другой. Логично предположить, что размер свободного атома больше размера связанного атома. Он ведет себя подобно резиновому мячику. Пока мячик сжимается внешними силами, он имеет меньший радиус, нежели мячик, который находится в свободном положении.
Так есть ли точная информация?
В итоге можно сказать, что однозначно определенных значений атомных радиусов не существует. Ведь помимо того, что все методики измерений дают хоть и коррелирующий, но не одинаковый результат, есть ещё и конфигурация самого атома. Отсюда следует очень простой и, отчасти печальный, вывод.
Размер атома, известный нам - это всего лишь научная абстракция, используемая для удобной работы с моделью строения вещества. Радиус атома, приведенный в справочнике подразумевает измерение в одинаковых условиях одинаковым методом. Нельзя сказать, что это полная ахинея, ведь размеры соизмеримы с реальностью, но и нельзя утверждать о высокой точности.
Обязательно подпишитесь на проект, оцените статью лайком и напишите комментарий! Это поможет развитию канала, а вы не пропустите новые интересные статьи
Советую также прочитать на нашем канале:
-----
