Atomradien abschätzen an PSE

Question

Aufgabe:

Die Atomradien werden von Fluor zu Chlor zu Brom immer grösser, weil alle drei Atome die gleiche Valenzelektronenzahl haben aber jeweils weiter vom Atomkern ausgedehnte s- und p-Orbitale mit
Elektronen besetzt werden. Stimmt diese Aussage?

Problem/Ansatz:

Naja, zwar stimmt es ja, dass die Atomradien immer grösser werden, aber ich bin mir unsicher, ob die Begründung stimmt... Der Grund ist ja nicht, dass sie die selbe VE Zahl haben, einfach weiter ausgedehnt, sondern, dass mehr Schalen hinzu kommen, oder?

Oder wie sehen diese Schalen denn im Atomorbitalmodell aus? Sind die weiter ausgedehnt? Also ist ein 3p Orbital grösser als ein 4p Orbital?

Würdet ihr sagen, die obrige Aussage ist vollständig korrekt?

Answer 1

Salut Melly,

Die Atomradien werden von Fluor zu Chlor zu Brom immer grösser, weil alle drei Atome die gleiche Valenzelektronenzahl haben aber jeweils weiter vom Atomkern ausgedehnte s- und p-Orbitale mit
Elektronen besetzt werden. Stimmt diese Aussage?

Ja, diese Aussage ist völlig richtig. Bei gleichbleibender Anzahl der Valenzelektronen (=7) nimmt hingegen die Anzahl der Schalen von Fluor über Chlor hin zu Brom um jeweils 1 zu. Jede "neue" Schale enthält nun wieder ein s- und ein p - Orbital (ggf. noch weitere Orbitale), deren Elektronen sich aber logischerweise weiter vom Atomkern entfernt befinden.

Folgende Sachverhalte sollten dir bekannt sein:

In der 1. Schale (K - Schale) befinden sich maximal 2 Elektronen  ⇒ 1s

In der 2. schale (L - Schale) befinden sich maximal 8 Elektronen   ⇒  2s und 2p

In der 3. Schale (M - Schale) befinden sich maximal 18 Elektronen  ⇒ 3s, 3p und 3d

(Ein s - Orbital ist also mit 2 Elektronen vollbesetzt, ein p - Orbital mit 6 und ein d - Orbital mit 10 Elektronen.)

Jetzt schau dir die Elektronenkonfigurationen der gegebenen Halogene Fluor, Chlor und Brom aus der VII. Hauptgruppe an, die im PSE direkt untereinander stehen:

(Ordnungszahl  =  Protonenzahl  =  Elektronenzahl)

Fluor (Ordnungszahl 9): 1s², 2s², 2p⁵

Chlor (Ordnungszahl 17):  1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁵

Brom (Ordnungzahl 35):  1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 3d¹⁰, 4s², 4p⁵

Die gemeinsame Elektronenkonfiguration der Halogene ist also ns², np⁵, d.h. durch Aufnahme eines einzigen Elektrons erreichen sie die erstrebte Edelgaskonfiguration.

Also ist ein 3p Orbital grösser als ein 4p Orbital?

Nein, warum denn ? Die durchschnittliche Entfernung der 4p-Elektronen vom Kern ist größer als die der 3p-Elektronen, so dass das 3p-Orbital kleiner ist als das etwas <aufgeblasenere> 4p-Orbital.

Schöne Grüße :)