RÀDIO ATÒMIC: COM ES MESURA, COM CANVIA I EXEMPLES - QUIMICA - 2026

El radi atòmic és un paràmetre important per a les propietats periòdiques dels elements de la taula periòdica. Es relaciona directament amb la mida dels àtoms, ja que a major ràdio, més grans o voluminosos són. Igualment, es relaciona amb les característiques electròniques dels mateixos.

Mentre un àtom tingui més electrons, major serà la seva grandària i ràdio atòmics. Tots dos són definits pels electrons de la capa de valència, pel fet que a distàncies més enllà de les seves òrbites, la probabilitat de trobar un electró s'aproxima a zero. El contrari ocorre en les rodalies de l'nucli: la probabilitat de trobar un electró s'incrementa.

Font: Pexels

La imatge superior representa un empaquetament de boles de cotó. Cal observar que cadascuna s'envolta de sis veïns, sense comptar una altra possible filera superior o inferior. La manera en com es compacten les boles de cotó definirà les seves mides i, per tant, les seves ràdios; tal com passa amb els àtoms.

Els elements segons la seva naturalesa química interactuen amb els seus propis àtoms d'una manera o altre. Per tant, la magnitud de el radi atòmic varia d'acord a el tipus d'enllaç present i amb l'empaquetament sòlid dels seus àtoms.

Com es mesura el radi atòmic?

Font: Gabriel Bolívar

A la imatge principal pot resultar senzill mesurar el diàmetre de les boles de cotó, i tot seguit dividir entre dos. No obstant això, l'esfera d'un àtom no està plenament definida. Per què? Perquè els electrons circulen i es difuminen en regions concretes de l'espai: els orbitals.

Per tant, es pot considerar l'àtom com una esfera amb vores impalpables, els quals és impossible dir amb certesa fins on acaben. Per exemple, en la imatge superior la regió de centre, propera a l'nucli, llueix un color més intens, mentre que les seves vores es mostren difuminats.

La imatge representa una molècula diatòmica I ₂ (com el Cl ₂, H ₂, O ₂, etc.). Assumint que els àtoms són cossos esfèrics, si es determinés la distància d que separa els dos nuclis a l'enllaç covalent, n'hi hauria prou llavors dividir-lo en dues meitats (d / 2) per obtenir el radi atòmic; més precisament, el radi covalent d'E per E ₂.

I si I no formés enllaços covalents amb si mateix, sinó que es tractés d'un element metàl·lic? Llavors d vindria indicada pel nombre de veïns que envolten a E en la seva estructura metàl·lica; és a dir, pel nombre de coordinació (NC) de l'àtom dins de l'empaquetament (recordar les boles de cotó de la imatge principal).

Determinació de la distància internuclear

Per determinar d, la qual és la distància internuclear per dos àtoms en una molècula o empaquetament, es requereix de tècniques físiques d'anàlisi.

Una de les més emprades és la difracció de raigs X. S'hi irradia un feix de llum a través d'un vidre, i s'estudia el patró de difracció resultant de les interaccions entre els electrons i la radiació electromagnètica. Depenent de l'empaquetament, es pot obtenir diferents patrons de difracció i, per tant, altres valors de d.

Si els àtoms es troben "estrets" a la xarxa cristal·lina, presentaran valors diferents de d comparats als que tindrien si estiguessin "còmodes". Així mateix, aquestes distàncies internucleares podrien oscil·lar de valors, de manera que el radi atòmic consisteix en realitat en un valor mitjà de tals mesuraments.

Com es relaciona el radi atòmic i el nombre de coordinació? V. Goldschmidt va establir una relació entre tots dos, en la qual per a un NC de 12, el valor relatiu és d'1; d'0.97 per a un empaquetament on l'àtom té NC igual a 8; de 0.96, per a un NC igual a 6; i d'0.88 per a un NC de 4.

unitats

A partir dels valors per NC igual a 12, s'han construït moltes de les taules on es comparen els radis atòmics de tots els elements de la taula periòdica.

Com que no tots els elements formen estructures tan compactes (NC menors de 12), s'utilitza la relació de V. Goldschmidt per calcular-ne les ràdios atòmics i expressar-los per a un mateix empaquetament. D'aquesta manera es estandarditza els mesuraments dels radis atòmics.

Però, ¿en quines unitats s'expressen? Atès que d és de magnitud molt petita, s'ha de recórrer a les unitats de l'angstrom Å (10 ∙ 10 ^-10 m) o també àmpliament utilitzada, el picòmetre (10 ∙ 10 ^-12 m).

Com canvia en la taula periòdica?

Al llarg d'un període

Als radis atòmics determinats per als elements metàl·lics se'ls donen el nom de ràdios metàl·lics, mentre que per a aquells elements no metàl·lics, ràdios covalents (com el de l'fòsfor, P ₄, o el sofre, S ₈). No obstant això, entre els dos tipus de ràdios hi ha una distinció més prominent que la de el nom.

D'esquerra a dreta en un mateix període, el nucli afegeix protons i electrons, però aquests últims es troben confinats a un mateix nivell d'energia (nombre quàntic principal). Com a conseqüència, el nucli exerceix una creixent càrrega nuclear efectiva sobre els electrons de valència, la qual cosa contreu el radi atòmic.

D'aquesta manera, els elements no metàl·lics en un mateix període tendeixen a tenir ràdios atòmics (covalents) més petits que els metalls (ràdios metàl·lics).

Baixant per un grup

A l'descendir per un grup es van habilitant nous nivells d'energia, els quals permeten als electrons disposar de més espai. Així, el núvol electrònic abasta majors distàncies, la seva difuminada perifèria acaba allunyant-se més de el nucli, i per tant, s'expandeix el radi atòmic.

contracció lantánida

Els electrons de la capa interna ajuden a apantallar la càrrega nuclear efectiva sobre els electrons de valència. Quan els orbitals que conformen les capes internes tenen molts "buits" (nodes), com passa amb els orbitals f, el nucli contreu fortament el radi atòmic causa de el pobre efecte d'apantallament dels mateixos.

Aquest fet s'evidencia en la contracció lantánida en el període 6 de la taula periòdica. De l'L'a l'Hf hi ha una considerable contracció de el radi atòmic producte dels orbitals f, els quals es "s'omplen" a mesura que es recorre el bloc f: el dels lantanoides i actinoides.

Un efecte similar també pot observar-se amb els elements de l'bloc pa partir d'el període 4. Aquest cop producte de l'feble efecte apantallante dels orbitals d que s'omplen a l'recórrer els períodes dels metalls de transició.

exemples

Per al període 2 de la taula periòdica els radis atòmics dels seus elements són:

-Li: 257 pm

-Be: 112 pm

-B: 88 pm

-C: 77 pm

N: 74 pm

-O: 66 pm

-F: 64 pm

Cal notar que el metall liti posseeix el radi atòmic més gran (257 pm), mentre que el fluor, situat a l'extrem dret de el període, és el més petit de tots ells (64 pm). El radi atòmic descendeix d'esquerra a dreta en un mateix període, i els valors enlistados ho demostren.

El liti, a l'formar enllaços metàl·lics, el seu radi és metàl·lic; i el fluor, com a forma enllaços covalents (FF), el seu radi és covalent.

I si es volen expressar els radis atòmics en unitats de angstrom? N'hi haurà prou amb dividir-los entre 100: (257/100) = 2.57Å. I així successivament amb la resta dels valors.

referències

1. Chemistry 301. Atomic radii. Recuperat de: ch301.cm.utexas.edu
2. CK-12 Foundation. (28 de juny de 2016). Atomic Radius. Recuperat de: chem.libretexts.org
3. Trends in Atomic radii. Pres de: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamas Community College. (2002). Atomic Size. Recuperat de: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (Agost de 2012). Atomic and Ionic Radius. Recuperat de: chemguide.co.uk
6. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició., Pàg. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.