O rádio atômico é um parâmetro importante para as propriedades periódicas dos elementos da tabela periódica. Está diretamente relacionado ao tamanho dos átomos, pois quanto maior o raio, maiores ou mais volumosos eles são. Da mesma forma, está relacionado às suas características eletrônicas..
Quanto mais elétrons um átomo tiver, maiores serão seu tamanho e raio atômicos. 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. Observe que cada um está cercado por seis vizinhos, sem contar outra possível linha superior ou inferior. A forma como as bolas de algodão são compactadas definirá seus tamanhos e, portanto, seus raios; apenas como átomos.
Os elementos de acordo com sua natureza química interagem com seus próprios átomos de uma forma ou de outra. Conseqüentemente, a magnitude do raio atômico varia de acordo com o tipo de ligação presente e o empacotamento sólido de seus átomos..
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Na imagem principal pode ser fácil medir o diâmetro das bolas de algodão e depois dividi-lo por dois. 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: orbitais.
Portanto, o átomo pode ser considerado uma esfera com bordas impalpáveis, que é impossível dizer com certeza até onde terminam. Por exemplo, na imagem acima, a região do centro, próxima ao núcleo, apresenta uma cor mais intensa, enquanto suas bordas são desfocadas..
A imagem representa uma molécula diatômica Edois (como o Cldois, Hdois, OUdois, etc.). Supondo que os átomos sejam corpos esféricos, se a distância fosse determinada d que separa os dois núcleos na ligação covalente, seria suficiente dividi-lo em duas metades (d/ 2) para obter o raio atômico; mais precisamente, o raio covalente de E a Edois.
E se E não formasse ligações covalentes consigo mesmo, mas fosse um elemento metálico? Então d seria indicado pelo número de vizinhos que circundam E em sua estrutura metálica; ou seja, pelo número de coordenação (N.C) do átomo dentro da embalagem (lembre-se das bolas de algodão na imagem principal).
Para determinar d, que é a distância internuclear para dois átomos em uma molécula ou embalagem, técnicas de análise física são necessárias.
Uma das mais utilizadas é a difração de raios X. Nela, um feixe de luz é irradiado através de um cristal e estudado o padrão de difração resultante das interações entre elétrons e radiação eletromagnética. Dependendo do empacotamento, diferentes padrões de difração podem ser obtidos e, portanto, outros valores de d.
Se os átomos estiverem "apertados" na estrutura cristalina, eles apresentarão diferentes valores de d em comparação com o que teriam se estivessem "confortáveis". Da mesma forma, essas distâncias internucleares podem flutuar em valores, de modo que o raio atômico consiste, na verdade, em um valor médio de tais medidas..
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; 0,97 para um empacotamento onde o átomo tem N.C igual a 8; 0,96, para um N.C igual a 6; e 0,88 para um N.C de 4.
A partir dos valores de N.C iguais 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 essas estruturas compactas (N.C menor que 12), a relação V. Goldschmidt é usada para calcular seus raios atômicos e expressá-los para o mesmo empacotamento. Desta forma, as medidas dos raios atômicos são padronizadas..
Mas em que unidades eles são expressos? Dado que d é de magnitude muito pequena, devemos recorrer às unidades angstrom Å (10 ∙ 10-10m) ou também amplamente utilizado, o picômetro (10 ∙ 10-12m).
Os raios atômicos determinados para elementos metálicos são chamados de raios metálicos, enquanto para elementos não metálicos, raios covalentes (como o fósforo, P4, ou enxofre, S8) No entanto, entre os dois tipos de raios, 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 estes ficam confinados ao mesmo nível de energia (número quântico principal). Como consequência, o núcleo exerce uma carga nuclear efetiva crescente nos elétrons de valência, que contrai o raio atômico..
Desta forma, elementos não metálicos no mesmo período tendem a ter raios atômicos (covalentes) menores do que metais (raios metálicos).
Conforme você desce através de um grupo, novos níveis de energia são ativados, o que permite que os elétrons tenham mais espaço. Assim, a nuvem eletrônica percorre distâncias maiores, sua periferia borrada acaba se afastando do núcleo e, portanto, o raio atômico se expande..
Os elétrons na camada interna ajudam a proteger a carga nuclear efetiva dos elétrons de valência. Quando os orbitais que compõem as camadas internas apresentam muitos “buracos” (nós), como ocorre com os orbitais f, o núcleo contrai fortemente o raio atômico devido ao seu fraco efeito de blindagem..
Esse fato é evidenciado na contração dos lantanídeos no período 6 da tabela periódica. De La a Hf há uma contração considerável do raio atômico em decorrência dos orbitais f, que se “enchem” à medida que o bloco f é percorrido: o dos lantanóides e dos actinóides..
Um efeito semelhante também pode ser observado com os elementos do bloco p do período 4. Desta vez, produto do efeito de proteção fraca dos orbitais d que se enchem ao passar pelos períodos de metal de transição.
Para o período 2 da tabela periódica, os raios atômicos de seus elementos são:
-Li: 257 pm
-Be: 112 pm
-B: 88 pm
-C: 77 pm
-N: 74 pm
-Ou: 66 pm
-F: 64 pm
Observe que o metal lítio tem o maior raio atômico (257 pm), enquanto o flúor, localizado na extrema direita do período, é o menor de todos eles (64 pm). O raio atômico desce da esquerda para a direita no mesmo período, e os valores listados mostram isso.
O lítio, ao formar ligações metálicas, seu raio é metálico; e flúor, por formar ligações covalentes (F-F), seu raio é covalente.
E se você quiser expressar os raios atômicos em unidades de angstrom? Simplesmente divida-os por 100: (257/100) = 2,57Å. E assim por diante com o resto dos valores.
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