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Radios atómicos y iónicos: tendencias entre grupos y períodos de la tabla periódica

Publicado el 7 septiembre, 2020

El tamaño de un átomo

Cuando imagina un átomo, probablemente vea un montón de protones y neutrones apiñados en un pequeño núcleo diminuto rodeado por un montón de electrones girando alrededor del exterior de un núcleo. Debería tener sentido que el tamaño de un átomo realmente dependa de qué tan lejos están los electrones, más específicamente, qué tan lejos están los electrones externos, o electrones de valencia . Si se mueven muy cerca del núcleo en el primer nivel de energía, es probable que el átomo sea muy pequeño, y si los electrones de valencia vuelan muy lejos en el quinto nivel de energía, el átomo será muy grande. El tamaño de un átomo depende de la cantidad de espacio que ocupen los electrones.


El tamaño de un átomo depende de cuánto espacio ocupen sus electrones.
Tamaño del átomo

Pero si los electrones siempre se mueven y nunca sabemos exactamente dónde está un electrón en un momento dado, ¿cómo medimos el tamaño de un átomo? Puede pensar en un átomo como una esfera pequeña y dura , cuando en realidad, sus límites externos son muy difíciles de definir.

Medir el tamaño de un átomo es como medir el tamaño de un malvavisco: depende de cómo se mida. ¿Está aparte del resto o está aplastado en su empaque? Cuando se mide el tamaño de un átomo, es importante especificar si es un átomo aislado o si está unido a otra cosa. Normalmente, el radio atómico se mide como la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos enlazados. Este radio medido suele ser un poco más pequeño que el radio real de un átomo, pero debido a que el núcleo de un átomo está muy bien definido y es fácil de detectar, esta medida es la más utilizada.

El resto de esta lección se centrará en las tendencias que tienen los átomos en tamaño a medida que avanza en un grupo o en una fila de la tabla periódica. Una tendencia es solo una tendencia a cambiar de forma predecible. Podemos usar estas tendencias para comparar los tamaños relativos de dos átomos diferentes en la tabla.

Tendencias de grupo

Recuerde que un grupo en la tabla periódica es solo una columna vertical, por lo que solo compararemos elementos en la misma columna. A medida que desciende en un grupo, notará que el número cuántico principal aumenta en uno. Esto significa que los electrones llenarán los niveles de energía cada vez más lejos del núcleo. Puedes pensar en los niveles de energía como capas en un átomo. A medida que aumenta el número de protones en un átomo, también aumentará el número de electrones. Estos electrones necesitan espacio para moverse, y cada nivel de energía solo puede contener una cantidad determinada de electrones. Entonces, al comienzo de cada fila en la tabla periódica, se debe ‘abrir’ un nuevo nivel de energía para que se agreguen estos nuevos electrones.


A medida que desciende un grupo en la tabla periódica, el radio atómico aumenta.
Aumento del radio atómico

Por ejemplo, si comparamos los elementos de la primera columna de la tabla periódica, el hidrógeno tiene un electrón y está ubicado en el primer nivel de energía. El litio tiene tres electrones: dos de ellos llenan el primer nivel de energía y uno de ellos (el electrón de valencia) debe agregarse al segundo nivel de energía recién creado. Finalmente, comparemos esto con el sodio, con 11 electrones. Dos de ellos llenarán el primer nivel, ocho llenarán el segundo nivel y uno (el electrón de valencia) deberá agregarse al tercer nivel recién creado. Debido a que cada nivel agregado está cada vez más lejos del núcleo, el radio atómico aumenta a medida que desciende un grupo en la tabla periódica.

Tendencias periódicas

A continuación, compararemos los átomos en un período. Tenga en cuenta que a medida que recorre una fila en la tabla periódica, los electrones en los átomos se agregarán a los niveles de energía existentes. Solo cuando se mueve hacia abajo en una fila, es necesario agregar nuevos niveles de energía o capas. Entonces, si los electrones solo están llenando los niveles de energía existentes a medida que se mueve de izquierda a derecha en la mesa, ¿son todos los átomos en un período del mismo tamaño? No lo son, debido a un factor clave: a medida que se mueve de izquierda a derecha en la tabla periódica, el núcleo atómico gana más y más protones. (Bueno, también gana más neutrones, pero no importarán en esta situación).

Los protones agregados son importantes aquí, porque un protón tiene una carga positiva. A medida que aumenta esta carga positiva en el núcleo, aumentará la ‘atracción’ de los electrones externos, porque los electrones tienen una carga negativa. Un núcleo muy positivo atraerá más electrones externos que un núcleo menos positivo. Entonces, si los átomos tienen el mismo número de niveles de energía, el átomo con el núcleo más positivo (el que tiene más protones) será más pequeño que el átomo con menos protones. Esto significa que a medida que se mueve de izquierda a derecha a lo largo del mismo período en la tabla periódica, el radio atómico disminuirá debido al aumento en el número de protones que atraen los electrones de valencia ubicados en el mismo nivel de energía.


A medida que se mueve de izquierda a derecha en la tabla periódica, el radio atómico disminuye.
Disminución del radio atómico

Radios iónicos

Ahora bien, ¿qué sucede cuando un átomo se convierte en un ion? Los átomos se convierten en iones ganando o perdiendo electrones. Entramos en más detalles sobre qué hace que ganen y pierdan electrones más adelante, pero es importante saber que si un átomo gana electrones para formar un ion negativo, ese ion será más grande que su contraparte atómica. Por ejemplo, el flúor (F) será más pequeño que el flúor (F ). Por otro lado, para los átomos que pierden electrones para formar un ion positivo, ese ion será más pequeño que su contraparte atómica, porque ha perdido algo. Entonces, el sodio (Na) será más grande que el ion sodio (Na + ).

Resumen de la lección

Una cosa realmente importante para mencionar aquí es que estas son solo tendencias . Como ocurre con muchas reglas de la química, existen algunas excepciones. No se preocupe por memorizar las excepciones, pero siéntase cómodo explicando cuál es la tendencia y por qué.

Entonces, para repasar, a medida que se mueve de arriba hacia abajo en el mismo grupo o columna en la tabla periódica, el radio atómico aumentará, porque se necesitan nuevos niveles de energía para contener los electrones. Estas ‘capas’ adicionales proporcionan un átomo mucho más grande. Sin embargo, a medida que se mueve de izquierda a derecha en el mismo período, o fila, en la tabla periódica, el radio atómico generalmente disminuirá. Los átomos tendrán el mismo número de niveles de energía, pero los protones más positivos en el núcleo ejercerán una mayor atracción sobre los electrones negativos, llevándolos más adentro.

Los resultados del aprendizaje

Después de ver esta lección, debería poder:

  • Explicar cómo se mide típicamente el radio atómico
  • Comparar radios atómicos basados ​​en tendencias grupales y periódicas

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