Raggio atomico come viene misurato, come cambia nella tavola periodica, esempi

il raggio atomico è un parametro importante per le proprietà periodiche degli elementi della tavola periodica. È direttamente correlato alla dimensione degli atomi, poiché a un raggio più grande, sono più grandi o voluminosi. Allo stesso modo, è legato alle caratteristiche elettroniche dello stesso.

Finché un atomo ha più elettroni, maggiore è la dimensione e il raggio atomici. Entrambi sono definiti dagli elettroni del guscio di valenza, perché a distanze oltre le loro orbite, la probabilità di trovare un elettrone si avvicina a zero. L'opposto si verifica in prossimità del nucleo: aumenta la probabilità di trovare un elettrone.

L'immagine superiore rappresenta un imballaggio di batuffoli di cotone. Nota che ognuno è circondato da sei vicini, senza contare un'altra riga superiore o inferiore. Il modo in cui i batuffoli di cotone vengono compattati definirà le loro dimensioni e, quindi, i loro raggi; proprio come succede con gli atomi.

Gli elementi secondo la loro natura chimica interagiscono con i loro stessi atomi in un modo o nell'altro. Pertanto, la grandezza del raggio atomico varia in base al tipo di legame presente e al solido imballaggio dei suoi atomi.

indice

• 1 Come viene misurato il raggio atomico?
  • 1.1 Determinazione della distanza internucleare
  • 1.2 unità
• 2 Come cambia nella tavola periodica?
  • 2.1 In un periodo
  • 2.2 Discesa da un gruppo
  • 2.3 Contrazione del lantanide
• 3 esempi
• 4 riferimenti

Come viene misurato il raggio atomico?

Nell'immagine principale può essere facile misurare il diametro delle sfere di cotone e quindi dividerlo per due. Tuttavia, la sfera di un atomo non è completamente definita. Perché? Perché gli elettroni circolano e si diffondono in specifiche regioni dello spazio: gli orbitali.

Pertanto, l'atomo può essere considerato come una sfera con bordi impalpabili, che è impossibile dire con certezza in che misura finiscono. Ad esempio, nell'immagine in alto la regione centrale, vicino al nucleo, ha un colore più intenso, mentre i bordi sono sfocati.

L'immagine rappresenta una molecola biatomica E₂ (come il Cl₂, H₂, O₂, ecc.). Supponendo che gli atomi siano corpi sferici, se la distanza fosse determinata d che separa entrambi i nuclei nel legame covalente, allora sarebbe sufficiente dividerlo in due metà (d/ 2) per ottenere il raggio atomico; più precisamente, il raggio covalente di E per E₂.

E se E non crea legami covalenti con se stesso, ma è un elemento metallico? poi d sarebbe indicato dal numero di vicini che circondano E nella sua struttura metallica; cioè dal numero di coordinazione (N.C) dell'atomo all'interno dell'imballaggio (ricordate le sfere di cotone dell'immagine principale).

Determinazione della distanza internucleare

Determinare d, che è la distanza internucleare per due atomi in una molecola o in una confezione, richiede tecniche di analisi fisica.

Uno dei più comunemente usati è la diffrazione dei raggi X. In esso, un fascio di luce viene irradiato attraverso un cristallo e viene studiato il modello di diffrazione risultante dalle interazioni tra elettroni e radiazione elettromagnetica. A seconda dell'imballaggio, è possibile ottenere diversi modelli di diffrazione e, quindi, altri valori di d.

Se gli atomi sono "stretti" nel reticolo cristallino, presenteranno diversi valori di d rispetto a quello che avrebbero se fossero "a proprio agio". Inoltre, queste distanze internucleari potrebbero oscillare in valori, quindi il raggio atomico consiste in realtà in un valore medio di tali misure.

In che modo sono correlati il ​​raggio atomico e il numero di coordinazione? V. Goldschmidt ha stabilito una relazione tra i due, in cui per un N.C di 12, il valore relativo è 1; da 0,97 per un imballaggio in cui l'atomo ha N.C uguale a 8; di 0,96, per un N.C uguale a 6; e 0,88 per un N.C di 4.

unità

Dai valori per N.C pari a 12, sono state costruite molte delle tabelle in cui vengono confrontati i raggi atomici di tutti gli elementi della tavola periodica.

Poiché non tutti gli elementi formano strutture così compatte (N.C meno di 12), la relazione di V. Goldschmidt viene utilizzata per calcolare i loro raggi atomici ed esprimerli per la stessa confezione. In questo modo, le misure dei raggi atomici sono standardizzate.

Ma in quali unità sono espresse? visto che d è di magnitudine molto piccola, le unità dell'angstrom Å dovrebbero essere ricondotte a (10 ∙ 10^-10m) o anche ampiamente usato, il picometro (10 ∙ 10^-12m).

Come cambia nella tavola periodica?

Per tutto un periodo

I raggi atomici determinati per gli elementi metallici hanno il nome di raggi metallici, mentre per quelli non metallici, i raggi covalenti (come il fosforo, P₄o zolfo, S₈).Tuttavia, tra entrambi i tipi di radio c'è una distinzione più prominente di quella del nome.

Da sinistra a destra nello stesso periodo, il nucleo aggiunge protoni ed elettroni, ma questi ultimi sono confinati allo stesso livello di energia (numero quantico principale). Di conseguenza, il nucleo esercita una carica nucleare efficace crescente sugli elettroni di valenza, che contrae il raggio atomico.

In questo modo, gli elementi non metallici nello stesso periodo tendono ad avere raggi atomici (covalenti) più piccoli dei metalli (raggi metallici).

Discendendo da un gruppo

Quando si scende da un gruppo, vengono attivati ​​nuovi livelli di energia, che consentono agli elettroni di avere più spazio. Pertanto, la nuvola elettronica copre distanze maggiori, la sua periferia sfocata finisce per allontanarsi maggiormente dal nucleo e, pertanto, il raggio atomico si espande.

Contrazione del lantanide

Gli elettroni dello strato interno aiutano a proteggere l'effettiva carica nucleare sugli elettroni di valenza. Quando gli orbitali che compongono gli strati interni hanno molti "buchi" (nodi), come con gli orbitali f, il nucleo contrae fortemente il raggio atomico a causa dello scarso effetto di schermatura degli orbitali.

Questo fatto è evidenziato dalla contrazione dei lantanidi nel periodo 6 della tavola periodica. Da La a Hf vi è una considerevole contrazione del raggio atomico prodotto dagli orbitali f, che "si riempiono" quando si passa attraverso il blocco f: quello dei lantanoidi e degli actinoidi.

Un effetto simile può essere osservato anche con gli elementi del blocco p del periodo 4. Questa volta a causa del debole effetto di schermatura degli orbitali d che si riempiono quando i periodi dei metalli di transizione passano attraverso.

Esempi

Per il periodo 2 della tavola periodica i raggi atomici dei suoi elementi sono:

-Li: 257 pm

-Be: 112 pm

-B: 88 pm

-C: 77 pm

-N: 74 pm

-O: 66 pm

-F: 64 pm

Si noti che il metallo al litio ha il raggio atomico più grande (257 pm), mentre il fluoro, situato all'estremità destra del periodo, è il più piccolo di essi (64 p.m.). Il raggio atomico scende da sinistra a destra nello stesso periodo e i valori elencati lo dimostrano.

Il litio, formando legami metallici, il suo raggio è metallico; e fluoro, poiché forma legami covalenti (F-F), il suo raggio è covalente.

E se vuoi esprimere le radio atomiche in unità di angstrom? Sarà sufficiente dividerli per 100: (257/100) = 2,57Å. E così via con il resto dei valori.

riferimenti

1. Chimica 301. Radi atomici. Estratto da: ch301.cm.utexas.edu
2. Fondazione CK-12. (28 giugno 2016). Raggio atomico. Estratto da: chem.libretexts.org
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4. Clackamas Community College. (2002). Dimensione Atomica. Estratto da: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (agosto 2012). Raggio atomico e ionico. Estratto da: chemguide.co.uk
6. Shiver e Atkins. (2008). Chimica inorganica (Quarta edizione., Pp. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.