Raio atômico como é medido, como ele muda na tabela periódica, exemplos

O raio atômico é um parâmetro importante para as propriedades periódicas dos elementos da tabela periódica. Está diretamente relacionado ao tamanho dos átomos, já que em um raio maior, maior ou volumoso são. Da mesma forma, está relacionado às características eletrônicas do mesmo.

Enquanto um átomo tiver mais elétrons, maior será seu tamanho atômico e raio. Ambos são definidos pelos elétrons da camada de valência, porque a distâncias além de suas órbitas, a probabilidade de encontrar um elétron se aproxima de zero. O oposto ocorre na vizinhança do núcleo: a probabilidade de encontrar um elétron aumenta.

A imagem superior representa uma embalagem de bolas de algodão. Note que cada um é cercado por seis vizinhos, sem contar outra linha superior ou inferior possível. A maneira pela qual as bolas de algodão são compactadas definirão seus tamanhos e, portanto, seus raios; assim como acontece com os átomos.

Elementos de acordo com sua natureza química interagem com seus próprios átomos de uma forma ou de outra. Portanto, a magnitude do raio atômico varia de acordo com o tipo de ligação presente e o empacotamento sólido de seus átomos.

Índice

• 1 Como o raio atômico é medido?
  • 1.1 Determinação da distância interna
  • 1.2 Unidades
• 2 Como isso muda na tabela periódica?
  • 2.1 Durante um período
  • 2.2 Descendente por um grupo
  • 2.3 contração de lantanídeos
• 3 exemplos
• 4 referências

Como o raio atômico é medido?

Na imagem principal, pode ser fácil medir o diâmetro das bolas de algodão e depois dividi-las por duas. No entanto, a esfera de um átomo não está totalmente definida. Por quê? Porque os elétrons circulam e se difundem em regiões específicas do espaço: os orbitais.

Portanto, o átomo pode ser considerado como uma esfera com bordas impalpáveis, o que é impossível dizer com certeza até que ponto elas terminam. Por exemplo, na imagem superior, a região central, próxima ao núcleo, parece uma cor mais intensa, enquanto suas bordas são borradas.

A imagem representa uma molécula diatômica E₂ (como o Cl₂H₂O₂, etc.). Assumindo que os átomos são corpos esféricos, se a distância foi determinada d que separa os dois núcleos na ligação covalente, então seria suficiente dividi-lo em duas metades (d/ 2) para obter o raio atômico; mais precisamente, o raio covalente de E para E₂.

E se E não forma ligações covalentes consigo mesmo, mas é um elemento metálico? Então d seria indicado pelo número de vizinhos que cercam E em sua estrutura metálica; isto é, pelo número de coordenação (N.C) do átomo dentro da embalagem (lembre-se das bolas de algodão da imagem principal).

Determinação da distância internuclear

Para determinar d, que é a distância internuclear para dois átomos em uma molécula ou embalagem, requer técnicas de análise física.

Um dos mais comumente usados ​​é a difração de raios X. Nele, um feixe de luz é irradiado através de um cristal, e o padrão de difração resultante das interações entre elétrons e radiação eletromagnética é estudado. Dependendo da embalagem, diferentes padrões de difração podem ser obtidos e, portanto, outros valores de d.

Se os átomos estão "apertados" na rede cristalina, eles apresentarão valores diferentes de d em comparação com o que eles teriam se estivessem "confortáveis". Além disso, essas distâncias internucleares poderiam oscilar em valores, de modo que o raio atômico na verdade consiste de um valor médio de tais medições.

Como o raio atômico e o número de coordenação estão relacionados? V. Goldschmidt estabeleceu uma relação entre os dois, em que para um N.C de 12, o valor relativo é 1; de 0,97 para um empacotamento onde o átomo tem N.C igual a 8; de 0,96, para um NC igual a 6; e 0,88 para um N.C de 4.

Unidades

Dos valores para N.C igual a 12, muitas das tabelas foram construídas onde os raios atômicos de todos os elementos da tabela periódica são comparados.

Como nem todos os elementos formam estruturas tão compactas (N.C menor que 12), a relação de V. Goldschmidt é usada para calcular seus raios atômicos e expressá-los para a mesma embalagem. Desta forma, as medições de raios atômicos são padronizadas.

Mas em quais unidades eles são expressos? Dado que d é de magnitude muito pequena, as unidades do angstrom Å devem ser recorridas a (10 ∙ 10^-10m) ou também amplamente utilizado, o picometro (10 ∙ 10^-12m).

Como isso muda na tabela periódica?

Ao longo de um período

Os raios atômicos determinados para os elementos metálicos recebem o nome de raios metálicos, enquanto que para esses elementos não metálicos, os raios covalentes (como fósforo, P₄ou enxofre S₈).No entanto, entre os dois tipos de rádios, há uma distinção mais proeminente do que a do nome.

Da esquerda para a direita no mesmo período, o núcleo adiciona prótons e elétrons, mas os últimos estão confinados ao mesmo nível de energia (número quântico principal). Como conseqüência, o núcleo exerce uma carga nuclear efetiva crescente sobre os elétrons de valência, que contrai o raio atômico.

Desta forma, elementos não metálicos no mesmo período tendem a ter raios atômicos (covalentes) menores que os metais (raios metálicos).

Descendente por um grupo

Ao descer por um grupo, novos níveis de energia são ativados, o que permite que os elétrons tenham mais espaço. Assim, a nuvem eletrônica cobre distâncias maiores, sua periferia borrada acaba se afastando mais do núcleo e, portanto, o raio atômico se expande.

Contração de lantanídeos

Os elétrons da camada interna ajudam a proteger a carga nuclear efetiva nos elétrons de valência. Quando os orbitais que compõem as camadas internas têm muitos "buracos" (nós), como acontece com os orbitais f, o núcleo contrai fortemente o raio atômico devido ao fraco efeito de proteção dos orbitais.

Este fato é evidenciado na contração dos lantanídeos no período 6 da tabela periódica. De La para Hf, há uma considerável contração do raio atômico produzido pelos orbitais f, que se "enchem" quando se passa pelo bloco f: o dos lantanóides e dos actinóides.

Um efeito semelhante também pode ser observado com os elementos do bloco p do período 4. Desta vez, devido ao fraco efeito de proteção dos orbitais d que se enchem quando os períodos dos metais de transição passam.

Exemplos

Para o período 2 da tabela periódica, os raios atômicos de seus elementos são:

-Li: 257 da noite

-Be: 112 pm

-B: 88 pm

-C: 77 pm

-N: às 19h

-O: 66 horas

-F: às 16h

Note que o metal lítio tem o maior raio atômico (257 pm), enquanto o flúor, localizado na extrema direita do período, é o menor deles (64 pm). O raio atômico desce da esquerda para a direita no mesmo período, e os valores listados provam isso.

O lítio, formando ligações metálicas, seu raio é metálico; e flúor, como forma ligações covalentes (F-F), seu raio é covalente.

E se você quiser expressar os rádios atômicos em unidades de angstrom? Será suficiente dividi-los por 100: (257/100) = 2,57Å. E assim por diante com o resto dos valores.

Referências

1. Química 301. Raios Atómicos. Retirado de: ch301.cm.utexas.edu
2. Fundação CK-12. (28 de junho de 2016). Raio Atômico. Retirado de: chem.libretexts.org
3. Tendências em Raios Atômicos. Retirado de: intro.chem.okstate.edu
4. Clackamas Community College. (2002). Tamanho atômico. Retirado de: dl.clackamas.edu
5. Clark J. (agosto de 2012). Raio Atômico e Iônico. Retirado de: chemguide.co.uk
6. Arrepio e Atkins. (2008). Química Inorgânica (Quarta edição., Pp. 23, 24, 80, 169). Mc Graw Hill.