3.10.- Tabla periódica y propiedades físicas y químicas
3.10.5.- Radio atómico e iónico

El principio de incertidumbre de Heisemberg indica que es imposible saber con precisión y simultáneamente la posición y velocidad de un electrón en el interior de un átomo. Como consecuencia de ello, hemos definido los orbitales atómicos como zonas del espacio donde es probable encontrar al electrón con un determinado estado energético, por lo que no tienen un límite definido, por lo que se hace difícil conocer con precisión el radio de un átomo o un ión.

El método más efectivo para medir el radio de un átomo consiste en determinar, por difracción de rayos X, la distancia internuclear que existe dos elementos que forman un enlace covalente simple en estado gaseoso y dividirla por la mitad, tal y como muestra la figura de la derecha.

En el caso de los elementos metálicos, la distancia internuclear se determina por el mismo procedimiento pero sobre la estructura cristalina de la sustancia metálica.

El radio atómico crece de arriba a abajo dentro de un mismo grupo, ya que aumenta el número de capas internas y por lo tanto será de mayor tamaño, y aumenta de derecha a izquierda en un mismo período debido a que los e se van colocando en el mismo nivel (a la misma distancia del núcleo aproximadamente) y la fuerza de atracción entre los e y el núcleo es más fuerte a medida que aumenta el número de protones, por tanto, el volumen es menor.

Sin embargo, en los períodos largos, esta atracción es compensada por el llamado efecto de apantallamiento de los e que consiste en que a medida que se van llenando los niveles periféricos, las repulsiones entre los e aumentan, con lo que los e periféricos no experimentan tanta atracción por el núcleo. y quedan más sueltos aumentando, por lo tanto, el radio del átomo.

 

El siguiente gráfico te puede ayudar a ver con mayor claridad la evolución del radio atómico a lo largo del Sistema periódico:

Evolución del radio atómico a lo largo del Sistema Periódico

 

Cuando un elemento gana o pierde electrones, se transforma en un ión y el valor de su radio será diferente. La determinación de dichos radios iónicos se hace de manera similar a los radios atómicos pero sobre estructuras cristalinas de compuestos iónicos, formados, como veremos, por iones perfectamente ordenados para maximizar las atracciones entre ellos y minimizar las repulsiones. La distancia que hay entre dos núcleos de dos iones adyacentes en un cristal iónico, es la suma de sus radios iónicos, tal y como muestra la figura de la izquierda:

 

  1. El radio de un catión, ión positivo, es menor que el del átomo neutro del mismo elemento, ya que al ser menor el número de electrones, aumenta la carga efectiva del núcleo que atraerá más a los electrones restantes por lo que su tamaño disminuirá.

  2. El radio de un anión, ión negativo, es mayor que el del átomo neutro del mismo elemento, ya que al tener un electrón más, la carga efectiva del núcleo disminuirá  y habrá una mayor repulsión entre los electrones, por lo que el radio aumentará.

 

Un caso especial supone la comparación del volumen de especies que tienen el mismo número de electrones, por ejemplo:

Na+ z = 11 11 protones y 10 electrones
Ne z = 10 10 protones y 10 electrones
F- z =   9 9 protones y 10 electrones

Podríamos pensar que al tener las tres especies el mismo número de electrones, deberían tener el mismo volumen, sin embargo no es así, ya que el número de protones que hay en el núcleo no es el mismo. La especie Na+, por el hecho de tener más protones en el núcleo (11), atraerá con más fuerza a los 10 electrones y por lo tanto será el más pequeño, mientras que el F- será más grande, es decir:

Na+      <          Ne       <          F-

 

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