B.Sc.1 Year Major 1 Unit III Module 4
B.Sc. 1st Year Major 1 Unit III Module 4 में Atomic Radii का पूरा विस्तृत अध्ययन जानें। इसके प्रकार, मापन विधियाँ, periodic trends, factors affecting radii और exam-oriented points को आसान भाषा में समझाया गया है।
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Module 4: Atomic Radii (Full Detailed Explanation)
Atomic radius = किसी atom के size का माप
लेकिन एक अकेले atom की exact boundary नहीं होती, इसलिए scientists ने radius को अलग–अलग तरीकों से define किया।
1. Types of Atomic Radii
(A) Covalent Radius
- जब दो एक जैसे non-metal atoms covalent bond बनाते हैं,
- तो उनके nuclei के बीच की दूरी का आधा हिस्सा
= covalent radius - Example: Cl—Cl
यदि दो chlorine atoms के nuclei के बीच distance = 198 pm
→ Covalent radius = 198/2 = 99 pm
👉 Covalent radius हमेशा छोटा होता है क्योंकि bond में atoms पास-पास आ जाते हैं।
(B) Metallic Radius
- Metals में atoms metallic lattice में packed रहते हैं।
- दो neighboring metal nuclei के बीच की दूरी का आधा
= Metallic radius - Metallic radius covalent radius से बड़ा होता है क्योंकि metal lattice में atoms थोड़े दूर-दूर settle होते हैं।
(C) van der Waals Radius
- उन atoms का size जो non-bonded होते हैं (उदाहरण—solid noble gases)
- Two non-bonded neutral atoms के nuclei के बीच distance का आधा
= van der Waals radius
👉 यह सबसे बड़ा radius होता है क्योंकि atoms बंधन नहीं बनाते, इसलिए बहुत दूरी पर रहते हैं।
Comparison (Size Order)
van der Waals radius > metallic radius > covalent radius
2. Periodic Trend (s- and p-block)
यहाँ दो trends याद रखो:
(A) Across the Period (Left → Right)
Atomic radius decreases
क्यों?
- Nuclear charge (Z) बढ़ती है
- Electrons उसी same shell (n) में add होते हैं
- Attraction nucleus–electron बढ़ता है
- Electron cloud खिंचकर nucleus के पास आ जाता है
→ Size कम हो जाता है।
Example (Period 2)
Li (167 pm) > Be (112 pm) > B (87 pm) > C (67 pm) > N (56 pm) > O (48 pm) > F (42 pm)
(B) Down the Group (Top → Bottom)
Atomic radius increases
क्यों?
- New shells (new energy levels) जुड़ते जाते हैं
- Size shell के increase के कारण अपनी आप बढ़ता है
- Shielding effect भी बढ़ता है
→ Outer electrons nucleus से दूर हो जाते हैं।
Example (Group 1)
Li < Na < K < Rb < Cs < Fr
(एकदम linear increase)
Why These Trends Are Physically Correct?
(1) Across the Period Size कम होता है क्योंकि:
- Proton number ↑
- Effective nuclear charge ↑
- Electron cloud nucleus की ओर compress ↓ नहीं, compress ↑ होता है
→ radius decreases
(2) Down the Group Size बढ़ता है क्योंकि:
- Quantum number (n) बढ़ता है → shell bigger
- Shielding ↑ → outer electrons loosely held
→ radius increases
Learning Outcome (Clear & Crisp)
इस module के बाद छात्र:
✔ Atomic radius के तीन प्रकार—covalent, metallic, van der Waals—का अंतर जानेंगे।
✔ Trend across period और down group accurately समझ पाएँगे।
✔ Shielding effect और effective nuclear charge का radius से संबंध समझेंगे।
✔ Periodic table के s- और p-block में atomic size क्यों बदलता है, यह scientific रूप से समझ पाएँगे।
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FAQ 1: Atomic radius क्या होता है?
Atomic radius परमाणु के nucleus से outermost electron shell तक की दूरी है।
FAQ 2: Atomic radius directly measure क्यों नहीं किया जा सकता?
Electrons की exact position तय नहीं होती, इसलिए radius indirectly measure की जाती है।
FAQ 3: Covalent radius क्या होता है?
Covalent bond में दो nuclei की half distance को covalent radius कहते हैं।
FAQ 4: Metallic radius क्या होता है?
Metal lattice में दो adjacent metal nuclei की half distance metallic radius कहलाती है।
FAQ 5: Van der Waals radius क्या होता है?
Non-bonded atoms के बीच closest distance की half Van der Waals radius है (सबसे बड़ा radius)।
FAQ 6: Atomic radius down the group क्यों बढ़ता है?
Down the group new shells जुड़ते हैं, जिससे size बढ़ जाता है।
FAQ 7: Atomic radius across the period क्यों घटता है?
Left से right जाने पर nuclear charge बढ़ता है → electrons nucleus की ओर खिंचते हैं → radius छोटी हो जाती है।
FAQ 8: Shielding effect radius को कैसे बदलता है?
High shielding → nuclear pull कम → radius बड़ी।
Low shielding → pull ज्यादा → radius छोटी।
FAQ 9: s-block elements का radius बड़ा क्यों होता है?
क्योंकि effective nuclear charge कम और shielding अधिक होती है।
FAQ 10: p-block elements का radius छोटा क्यों होता है?
क्योंकि उनका effective nuclear charge high होता है।
FAQ 11: Cation का radius छोटा क्यों होता है?
Electron loss → nuclear pull बढ़ता है → radius घटती है।
FAQ 12: Anion का radius बड़ा क्यों होता है?
Electron gain → repulsion बढ़ता है → electron cloud फैलता है → radius बढ़ती है।
FAQ 13: Isoelectronic series में कौन सा ion सबसे छोटा होता है?
जिसका nuclear charge (Z) सबसे ज्यादा होगा वह सबसे छोटा होगा।
Example order:
N³⁻ > O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺ (smallest)
FAQ 14: Transition metals में radius variation कम क्यों होता है?
क्योंकि d-electrons poor shielding करते हैं।
FAQ 15: Atomic radius क्यों important है?
यह ionization energy, electronegativity, EA, reactivity जैसे periodic trends को समझने की key है।