¿Qué es el Radio Atómico? Ejemplos y Tendencia periódica

Definición de radio atómico

Para comprender la definición del radio atómico, primero hay que considerar las partículas subatómicas: los electrones (partículas cargadas negativamente) orbitan alrededor del núcleo de un átomo (centro del átomo), que contiene protones (partículas cargadas positivamente) y neutrones (partículas eléctricamente neutras). El radio atómico de un elemento es la distancia promedio desde el centro del núcleo del átomo hasta su capa de valencia (capa más externa de electrones). Estas capas están formadas por orbitales, que son regiones del espacio en las que es probable que se encuentren los electrones.

El radio atómico afecta el tamaño atómico. Para aquellos que se preguntan «¿Qué es el tamaño atómico?», el tamaño atómico puede referirse al diámetro o volumen atómico, pero generalmente se refiere al radio atómico. Por lo tanto, el radio atómico puede representar el tamaño atómico, ya que los dos términos normalmente se usan indistintamente.

Las fuerzas electrostáticas, que son fuerzas entre partículas cargadas, afectan el tamaño del radio atómico al influir en la atracción de los electrones de valencia hacia el núcleo. Las fuerzas de atracción entre los electrones cargados negativamente y el núcleo cargado positivamente disminuyen el radio atómico, mientras que las fuerzas repulsivas entre los orbitales de los electrones aumentan el radio atómico.

Ejemplos del radio atómico de los elementos.

Como los radios atómicos son tan pequeños, normalmente se miden en picómetros (pm). Un picómetro es igual a {eq}1 \times 10^{-12} {/eq} metros.

El radio atómico de los elementos varía mucho entre elementos. Ejemplos de radios atómicos incluyen los siguientes, todos los cuales son aproximaciones:

• Oxígeno: 66 pm
• Nitrógeno: 70 pm
• Cloro: 102 pm
• Bromo: 120 pm
• Yodo: 140 pm

Tendencias periódicas de los radios atómicos

Los radios atómicos generalmente disminuyen a lo largo de un período (fila) porque todos los elementos en un período tienen el mismo número de niveles de energía, pero se agregan más protones y electrones a medida que se avanza de izquierda a derecha a lo largo de un período. Estos protones y electrones adicionales se atraen entre sí, empujando así la capa de valencia hacia el núcleo y disminuyendo el radio atómico.

Los radios atómicos aumentan en cada grupo (columna) de la tabla periódica porque cada nivel de energía sucesivo agrega otra capa de electrones, lo que hace que el átomo sea más grande. En los elementos grandes, la capa de valencia está protegida de la atracción del núcleo por muchas capas de electrones centrales (no de valencia), lo que disminuye la atracción electrostática entre los electrones de valencia y el núcleo. La carga positiva neta (la carga nuclear real menos los efectos del blindaje electrónico del núcleo) que experimenta un electrón de valencia se denomina carga nuclear efectiva ({eq}Z_{eff} {/eq}).

Cómo encontrar el radio atómico

Los átomos son aproximadamente esféricos y el radio de una esfera es la mitad del diámetro de la esfera. Por tanto, para determinar el radio de un solo átomo, se divide su diámetro por dos. Hay otras formas de calcular el radio atómico cuando un átomo es parte de una molécula o compuesto.

Al aprender a encontrar el radio atómico de un átomo enlazado, es importante distinguir entre compuestos covalentes e iónicos porque el radio atómico se calcula según el tipo de enlace. Un compuesto covalente es una molécula que contiene más de un elemento; Los electrones en los enlaces se comparten entre átomos adyacentes. Por el contrario, un compuesto iónico es un conjunto de partículas cargadas que se atraen entre sí debido a sus cargas opuestas. No comparten electrones.

Radio covalente

El radio covalente es el radio atómico cuando el elemento en cuestión está en un enlace covalente. Este radio no es el mismo entre todas las moléculas que tienen ese elemento porque depende de qué elementos estén unidos al elemento en cuestión. Para solucionar estas discrepancias, el radio atómico se puede calcular mediante colisión en lugar de enlace.

Para determinar experimentalmente el radio de un elemento puro (p. ej., nitrógeno), los científicos hacen lo siguiente:

• Chocan dos átomos de ese elemento de manera que se toquen pero no se unan.
• Mide la distancia internuclear, que es la distancia entre los centros de los núcleos. La distancia internuclear es equivalente al diámetro de uno de los átomos.
• Divida la distancia internuclear por dos.

El proceso es similar al utilizar dos elementos diferentes. Por ejemplo, cuando el nitrógeno y el oxígeno chocan, si se sabe que el radio atómico del nitrógeno es 70 pm y que la distancia entre los centros de los núcleos en el momento de la colisión es 136 pm, el radio atómico del oxígeno sería 136 pm – 70 pm = 66 pm.

Por el contrario, el radio real de un átomo en un enlace covalente será menor que el radio determinado por la colisión porque los enlaces aplastan a los átomos entre sí.

Radio iónico

El radio iónico es el radio de un ion (distancia desde el centro hasta la capa más externa de electrones) en el contexto de un compuesto iónico particular. El radio iónico no es consistente entre los diferentes compuestos iónicos que contienen ese elemento, o incluso ese ion particular de ese elemento.

• Para determinar el radio de un elemento en un compuesto iónico, mida la distancia entre los centros de dos núcleos adyacentes y luego reste el radio iónico del ion cuyo radio se conoce. Por ejemplo, en un enlace iónico entre bario y oxígeno, si se sabe que el radio iónico del oxígeno es 140 pm y que la distancia entre los centros de los núcleos es 275 pm, el radio atómico del bario sería 275 pm – 140 pm = 135 pm.
• El radio iónico de un catión es menor que el radio atómico del mismo elemento porque un catión tiene la misma cantidad de protones pero menos electrones en comparación con su contraparte neutra. Por lo tanto, hay menos repulsión electrón-electrón en la capa de valencia y hay una carga nuclear más alta por electrón de valencia, lo que hace que la capa de valencia colapse hacia adentro. Muchos cationes tienen menos niveles de energía que sus homólogos neutros, lo que disminuye aún más el radio iónico.
• Por el contrario, el radio iónico de un anión es mayor que el radio atómico del mismo elemento porque un anión tiene la misma cantidad de protones pero más electrones en comparación con su contraparte neutra. Por lo tanto, hay más repulsión electrón-electrón en la capa de valencia y hay una carga nuclear más baja por electrón de valencia, lo que permite que la capa de valencia se expanda hacia afuera.

Resumen de la lección

Un átomo consta de electrones (partículas subatómicas cargadas negativamente que orbitan alrededor del núcleo o centro de un átomo en orbitales, que son áreas en las que es probable que se ubiquen los electrones), protones (partículas subatómicas cargadas positivamente que se encuentran en el núcleo) y neutrones (partículas subatómicas sin carga que se encuentran en el núcleo). El radio atómico de un elemento es la distancia promedio desde el centro del núcleo del átomo hasta su capa de valencia (capa más externa de electrones). Los radios atómicos disminuyen de izquierda a derecha a lo largo de un período (fila) y aumentan en cada grupo (columna) de la tabla periódica. Para átomos individuales, el radio atómico es la mitad del diámetro del átomo, por lo que conocer el diámetro del átomo es suficiente para calcular el radio atómico. Los científicos pueden hacer colisionar dos átomos de un elemento, encontrar la distancia entre los dos núcleos y luego dividir ese número por dos para encontrar el radio atómico. El radio covalente es el radio atómico de un átomo enlazado. Para un compuesto covalente (una molécula que contiene más de un elemento), la distancia entre los dos núcleos es la suma de los dos radios covalentes.

El radio iónico es la distancia promedio desde el centro del ion hasta su capa de valencia. Para un elemento dado, el radio iónico varía entre los compuestos iónicos (conjuntos de iones que se atraen entre sí por cargas opuestas). Los cationes son más pequeños que sus homólogos neutros, mientras que los aniones son más grandes que sus homólogos neutros. Las fuerzas electrostáticas afectan los radios atómicos e iónicos al influir en la atracción de los electrones hacia el núcleo. La carga positiva que experimenta un electrón de valencia se denomina carga nuclear efectiva ({eq}Z_{eff} {/eq}). La unidad de medida estándar para los radios atómicos e iónicos es el picómetro (1 pm = {eq}1 \times 10^{-12} {/eq} metros).

Rodrigo Ricardo Editor y fundador