Hai bisogno di informazioni sull'andamento del raggio atomico? Qual è la tendenza per il raggio atomico? In questa guida, spiegheremo chiaramente le tendenze del raggio atomico e come funzionano. Discuteremo anche delle eccezioni alle tendenze e di come utilizzare queste informazioni come parte di una comprensione più ampia della chimica.

Prima di immergerci nelle tendenze del raggio atomico, rivediamo alcuni termini di base. Un atomo è un'unità base di un elemento chimico, come idrogeno, elio, potassio, ecc. Un raggio è la distanza tra il centro di un oggetto e il suo bordo esterno.

Il raggio atomico è la metà della distanza tra i nuclei di due atomi. I raggi atomici sono misurati in picometri (un picometro equivale a un trilionesimo di metro). L'idrogeno (H) ha il raggio atomico medio più piccolo a circa 25 pm, mentre il cesio (Cs) ha il raggio medio maggiore a circa 260 pm.

Quali sono le tendenze del raggio atomico? Cosa li causa?

Esistono due tendenze principali del raggio atomico. Un trend del raggio atomico si verifica quando ti sposti da sinistra a destra attraverso la tavola periodica (spostandoti all'interno di un periodo), mentre l'altro trend si verifica quando ti sposti dalla parte superiore della tavola periodica verso il basso (spostandoti all'interno di un gruppo). Di seguito è riportata una tavola periodica con frecce che mostrano come cambiano i raggi atomici per aiutarti a comprendere e visualizzare l'andamento di ciascun raggio atomico. Alla fine di questa sezione c'è un grafico con il raggio atomico empirico stimato per ciascun elemento.

Tendenza del raggio atomico 1: diminuzione dei raggi atomici da sinistra a destra attraverso un periodo

Il primo trend periodico del raggio atomico è questo la dimensione atomica diminuisce spostandosi da sinistra a destra attraverso un periodo. All'interno di un periodo di elementi, ogni nuovo elettrone viene aggiunto allo stesso livello. Quando viene aggiunto un elettrone, al nucleo viene aggiunto anche un nuovo protone, che conferisce al nucleo una carica positiva più forte e una maggiore attrazione nucleare.

tavoli in lattice

Ciò significa che, man mano che vengono aggiunti più protoni, il nucleo acquisisce una carica positiva più forte che quindi attrae gli elettroni con maggiore forza e li avvicina al nucleo dell’atomo. Gli elettroni che vengono avvicinati al nucleo rendono il raggio dell’atomo più piccolo.

Confrontando il carbonio (C) con numero atomico 6 e il fluoro (F) con numero atomico 9, possiamo dire che, in base all'andamento del raggio atomico, un atomo di carbonio avrà un raggio maggiore di un atomo di fluoro poiché i tre protoni aggiuntivi del fluoro attireranno i suoi elettroni più vicini al nucleo e ridurranno il raggio del fluoro. E questo è vero; il carbonio ha un raggio atomico medio di circa 70 pm mentre quello del fluoro è di circa 50 pm.

Tendenza raggio atomico 2: i raggi atomici aumentano man mano che ti sposti verso il basso di un gruppo

Il secondo trend periodico del raggio atomico è questo i raggi atomici aumentano man mano che ci si sposta verso il basso in un gruppo nella tavola periodica. Per ogni gruppo che si sposta verso il basso, l'atomo ottiene un ulteriore livello di elettroni. Ogni nuovo guscio è più lontano dal nucleo dell'atomo, il che aumenta il raggio atomico.

Sebbene si possa pensare che gli elettroni di valenza (quelli nel guscio più esterno) siano attratti dal nucleo, la schermatura degli elettroni impedisce che ciò accada. La schermatura elettronica si riferisce ad una diminuzione dell'attrazione tra gli elettroni esterni e il nucleo di un atomo ogni volta che l'atomo ha più di un guscio elettronico. Quindi, a causa della schermatura elettronica, gli elettroni di valenza non si avvicinano particolarmente al centro dell’atomo e, poiché non possono avvicinarsi così tanto, l’atomo ha un raggio maggiore.

Ad esempio, il potassio (K) ha un raggio atomico medio maggiore (220 µm) rispetto al sodio (Na) (180 µm). L'atomo di potassio ha un guscio elettronico in più rispetto all'atomo di sodio, il che significa che i suoi elettroni di valenza sono più lontani dal nucleo, conferendo al potassio un raggio atomico maggiore.

Raggi atomici empirici

Fonte: Elementi Web

3 Eccezioni agli andamenti del raggio atomico

Le due tendenze del raggio atomico di cui abbiamo discusso sopra sono vere per la maggior parte della tavola periodica degli elementi. Tuttavia, ci sono alcune eccezioni a queste tendenze.

Un'eccezione sono i gas nobili. I sei gas nobili, nel gruppo 18 della tavola periodica, sono elio (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xeno (Xe) e radon (Rn). I gas nobili fanno eccezione perché si legano in modo diverso rispetto agli altri atomi, e gli atomi dei gas nobili non si avvicinano così tanto tra loro quando si legano. Perché il raggio atomico è la metà della distanza tra i nuclei di due atomi, quanto vicini sono tra loro influisce sul raggio atomico.

Ciascuno dei gas nobili ha il guscio elettronico più esterno completamente pieno, il che significa più atomi di gas nobile sono tenuti insieme dalle forze di Van der Waals anziché da legami. Le forze di Van der Waals non sono forti quanto i legami covalenti, quindi due atomi collegati dalle forze di Van der Waals non si avvicinano tanto quanto due atomi collegati da un legame covalente. Ciò significa che i raggi dei gas nobili sarebbero sovrastimati se tentassimo di trovare i loro raggi empirici, quindi nessuno dei gas nobili ha un raggio empirico e quindi non segue l'andamento del raggio atomico.

Di seguito è riportato un diagramma molto semplificato di quattro atomi, tutti più o meno della stessa dimensione. I due atomi superiori sono collegati da un legame covalente, che provoca una certa sovrapposizione tra gli atomi. I due atomi inferiori sono atomi di gas nobili e sono collegati dalle forze di Van der Waals che non consentono agli atomi di avvicinarsi troppo. Le frecce rosse rappresentano la distanza tra i nuclei. La metà di questa distanza è uguale al raggio atomico. Come potete vedere, anche se tutti e quattro gli atomi hanno più o meno la stessa dimensione, il raggio del gas nobile è molto più grande del raggio degli altri atomi. Confrontando i due raggi gli atomi del gas nobile sembrerebbero più grandi, anche se non lo sono. Includere i raggi dei gas nobili darebbe alle persone un’idea imprecisa di quanto siano grandi gli atomi di gas nobili. Poiché gli atomi di gas nobili si legano in modo diverso, i loro raggi non possono essere paragonati ai raggi di altri atomi, quindi non seguono le tendenze del raggio atomico.

Altre eccezioni includono le serie dei lantanidi e delle serie degli attinidi nella parte inferiore della tavola periodica. Questi gruppi di elementi differiscono da gran parte del resto della tavola periodica e non seguono molte tendenze degli altri elementi. Nessuna delle due serie ha un chiaro andamento del raggio atomico.

Come puoi utilizzare queste informazioni?

Anche se probabilmente non avrai bisogno di conoscere il raggio atomico dei vari elementi nella tua vita quotidiana, questa informazione può comunque essere utile se stai studiando chimica o un altro campo correlato. Una volta compresa la tendenza di ciascun periodo chiave del raggio atomico, sarà più semplice comprendere altre informazioni sugli elementi.

Ad esempio, puoi ricordare che i gas nobili sono un'eccezione alle tendenze del raggio atomico perché hanno un guscio elettronico esterno completo. Questi gusci elettronici esterni rendono anche i gas nobili inerti e stabili. Quella stabilità può essere utile. Ad esempio, i palloncini sono generalmente riempiti con elio, non idrogeno, perché l’elio è molto più stabile e quindi meno infiammabile e più sicuro da usare.

Puoi anche utilizzare i raggi atomici per stimare quanto saranno reattivi i diversi elementi. Gli atomi con raggi più piccoli sono più reattivi degli atomi con raggi più grandi. Gli alogeni (nel gruppo 17) hanno i raggi medi più piccoli nella tavola periodica. Il fluoro ha il raggio atomico più piccolo degli alogeni (il che ha senso in base alle tendenze) e questo lo rende altamente reattivo. La semplice aggiunta di fluoro all'acqua produrrà fiamme poiché il fluoro si trasforma in un gas.

Sommario: Tendenze periodiche Raggio atomico

Esistono due tendenze principali del raggio atomico. La prima tendenza periodica del raggio atomico è che i raggi atomici aumentano man mano che ci si sposta verso il basso in un gruppo. Ciò è dovuto alla schermatura degli elettroni. Quando viene aggiunto un ulteriore livello, i nuovi elettroni sono più lontani dal nucleo dell’atomo, il che aumenta il raggio atomico. Il secondo trend periodico del raggio atomico è che la dimensione atomica diminuisce spostandosi da sinistra a destra attraverso un periodo perché la carica positiva più forte dell’atomo dovuta alla presenza di più protoni attrae più fortemente gli elettroni e li avvicina al nucleo, riducendo le dimensioni dell’atomo.

Ci sono alcune eccezioni a queste tendenze, in particolare i gas nobili che non formano legami come fa la maggior parte degli altri atomi, e le serie dei lantanidi e degli attinidi. Puoi utilizzare queste informazioni per comprendere meglio la tavola periodica, come gli atomi si legano e perché alcuni elementi sono più reattivi di altri.

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