حجم اتم ها ( حجم ذاتی و یا حجم اشغال شده )
در خصوص اندازه اتمها بحث فضای اشغال شده توسط کره های اتم و حجم ذاتی اتم با هم متفاوت است.
می دانیم که یک گاز تمام ظرف در اختیار خودش را پر میکند بنابراین واضح است که حجم اشغال شده گازها بستگی به شرایط فشار و دما و مقدار گاز متغیر می باشد . چون گازها بر طبق رابطه گازهای ایده آل(P.V = nRT ) زمانی رفتارشان ایده ال است که مولکول های گاز در فواصل زیاد از یگدیگر باشند تا نیروهای جاذبه واندروالسی میان آنها به حداقل برسد تا مولکول گاز بتواند آزادانه به دیواره ظرف ضربه بزند و فشار گاز ایده آل باشد .از طرف دیگر در قانون بویل زمانیکه گاز را متراکم میکنیم انتظار اینست که با افزایش فشار حجم گاز کم شده و به صفر برسد در حالیکه هر چقدر فشار زیاد کنیم حجم گاز صفر نمیشود زیرا نمیتوان حجم ذاتی مولکولهای گاز را نادیده گرفت پس در فشارهای زیاد ود ر دمای پایین گازها به مایع تبدیل می شوند و رفتار گازی نشان نمی دهند.
دانشمندی به نام واندر والس با بررسی رفتار گازهای حقیقی و بررسی اثر فشار و حجم و دما روی این گازها معادله اصلاح شده زیر را برای گازهای حقیقی نوشت. ( P + n2a / v2 ) . (v - nb ) = nRT
زمانیکه گاز رفتار ایده ال دارد فشار آن و حجم آن ایده ال است یعنی ضربه های وارد شده به دیواره با تعداد مولکولها و جنبش آنها یعنی دمای آنها همسو است و حجم اشغال شده گاز انقدر بزرگ است که حجم ذاتی مولکولها قابل صرف نظر کردن است . بعنوان مثال همه هوای یک اتاق را می توان در یک توپ پینگ پونگ جا داد اما دیگر گاز نخواهد بود بلکه مایع می شود.
حجم ذاتی از حجم در اختیارگاز خیلی کمتر است ودر معادله واندوالس در فشارهای زیاد و دمای کم که گاز مایع می شود باید اصلاحاتی در حجم گاز محاسبه کرد ودر فرمول گذاشت .
در معادله واندر والس دو عبارت اصلاحی وارد شده است یکی عبارت n2a / v2 است که این عبارت مقداری را به فشار می افزاید و تاثیر نیروی جاذبه واندروالسی را جبران می کند .چون جاذبه واندروالسی از فشار گاز کم می کند این عبارت به فشار افزوده می شود ومقدار آن با غلظت گاز رابطه مستقیم دارد. و عبارت nb نیز که حجم ذاتی مولکولها به ازاء یک مول را نشان می دهد باید از حجم درگاز کم شود تا حجم واقعی گاز که در اختیار هر مولکول گاز است حساب شود. و مقادیرa وb که ثابت های واندر والس نامیده می شود از طریق تجربه و آزمایش بدست می آیند. در مورد ثابت های واندروالس این نکته اهمیت دارد که هر چه جرم و اندازه و قطبیت و تاثیر پیوند هیدروژنی بیشتر میشود مقادیر a و b نیز بزرگتر شده و گاز از حالت ایده ال خارج می شود .
مقادیر a برای هیدروژن و هلیم به ترتیب برابر با 0/244 و 0/034 است چون هیدروژن دو اتمی است a بزرگتر است. ولی این مقدار برای آمونیاک 4/17 است .
مقدار b برای هیدروژن و هلیم به ترتیب برابر 0/0266 و 0/0237 است . پس دو اتم هیدروژن که مولکول هیدروژن را ایجاد می کند از یک اتم هلیم b بزرگتری دارد. از اینجا میتوان گفت هلیم ایده ال ترین گاز است.
از طرف محاسبات ریاضی نشان داده که در اتم های کروی حجم ذاتی یک مولکول تنها حجم کره خودش نمی باشد و با محاسبه می توان گفت حجم ذاتی اتمها چهار برابر حجم کره ای است که از شعاع اتم بدست می آید.
در ویکی پدیا شعاع واندروالسی را برای اتم هیدروژن 120 پیکومتر و برای هلیوم 140 پیکومتر داده است .
