radio atómico y radio iónico

El tamaño de un átomo no es una propiedad fácil de medir porque los átomos son muy pequeños y su capa de electrones es más una nube que una capa esférica. El radio atómico y el radio iónico son dos de las medidas más comunes del tamaño de los átomos. Aquí están las definiciones de radio atómico e iónico, la diferencia entre ellos y la tendencia de su tabla periódica.

Radio atómico

El radio atómico es la distancia promedio desde el centro del núcleo de un átomo neutro hasta el límite exterior de su capa de electrones. Para los átomos neutros aislados, el núcleo atómico varía entre 30 picómetros (billonésimas de metro) y 300 pm. El átomo más grande es el cesio, mientras que el más pequeño es el helio. La mayor parte del tamaño de un átomo proviene de sus electrones. El radio atómico es más de 10.000 veces mayor que el radio del núcleo atómico (1 a 10 femtómetros). Para decirlo de otra manera, el radio atómico es menos de una milésima parte de la longitud de onda de la luz visible (400 a 700 nm).

El borde de la capa de electrones no está bien definido, por lo que encontrará valores diferentes para cada átomo, según la referencia. Pero los números reales no son tan importantes como los tamaños relativos de los átomos.

tabla periódica con radio atómico
Tabla periódica de radio atómico. Los tamaños de los átomos son relativos al átomo más grande, el cesio.

Radio iónico

Mientras que el radio atómico mide el tamaño de un átomo neutro, el radio iónico mide el tamaño de un átomo cargado eléctricamente. El radio iónico es el radio de un ion monoatómico de un elemento dentro de un cristal iónico o la mitad de la distancia entre dos átomos de gas enlazados. Los valores del radio iónico oscilan entre 31 pm y más de 200 pm.

Tamaños relativos de átomos: radios atómicos y iónicos
Tamaños relativos de átomos: radios atómicos y iónicos (imagen: Popnose, CC 3.0)

El radio iónico no es una propiedad fija, por lo que el valor de un ion de un elemento depende de las condiciones. El número de coordinación y el estado de giro son los principales factores que afectan las mediciones del radio iónico. La cristalografía de rayos X produce mediciones empíricas del radio iónico. Pauling utilizó una carga nuclear eficaz para calcular el radio iónico. Las tablas de radios iónicos suelen indicar el método utilizado para determinar los valores.

Tendencia de la tabla periódica

La configuración electrónica determina la organización de los elementos en la tabla periódica, por lo que los radios atómico e iónico muestran la periodicidad:

  • El radio atómico e iónico aumenta al descender por un grupo o columna de la tabla periódica. Esto se debe a que los átomos obtienen una capa de electrones.
  • El radio atómico e iónico generalmente disminuye moviéndose a lo largo de un período o fila de la tabla periódica. Esto se debe a que el número creciente de protones ejerce una atracción más fuerte hacia los electrones, atrayéndolos con más fuerza. Los gases nobles son la excepción a esta tendencia. El tamaño del átomo de gas noble es mayor que el del átomo de halógeno que lo precede.

Radio atómico vs radio iónico

El radio atómico y el radio iónico siguen la misma tendencia en la tabla periódica. Pero, el radio iónico puede ser mayor o menor que el radio atómico de un elemento, dependiendo de la carga eléctrica. El radio iónico aumenta con carga negativa y disminuye con carga positiva.

  • Catión o ion positivo: un átomo pierde uno o más electrones cuando forma un catión, lo que hace que el ion sea más pequeño que el átomo neutro. Los metales suelen formar cationes, por lo que su radio iónico tiende a ser más pequeño que su radio atómico.
  • Anión o ion negativo: un átomo gana uno o más electrones para formar un anión, lo que hace que el ion sea más grande que el átomo neutro. Los no metales a menudo forman aniones, por lo que su radio iónico tiende a ser mayor que su radio atómico. Esto es particularmente notable para los halógenos.

Preguntas de tarea de radio atómico y iónico

A menudo se les pide a los estudiantes que ordenen el tamaño de los átomos y los iones basándose en la diferencia entre el radio atómico e iónico y las tendencias de la tabla periódica.

Por ejemplo: enumere las especies en orden de tamaño creciente: Rb, Rb +, F, F , Te.

No es necesario conocer los tamaños de los átomos e iones para ordenarlos. Sabes que el catión rubidio es más pequeño que el átomo de rubidio porque tuvo que perder un electrón para formar el ion. Al mismo tiempo, sabe que el rubidio perdió una capa de electrones cuando perdió un electrón. Sabes que el anión de flúor es más grande que el átomo de flúor porque ganó un electrón para formar el ion.

A continuación, observe la tabla periódica para determinar el tamaño relativo de los átomos de los elementos. Un telurio neutro es más pequeño que un átomo de rubidio neutro porque el radio atómico disminuye a medida que se mueve a lo largo de un período. Pero el átomo de telurio es más grande que el catión rubidio porque tiene una capa de electrones adicional.

Poniendolo todo junto:

F <F  <Rb + <Te <Rb

Otras medidas de radio atómico

Los radios atómico e iónico no son las únicas formas de medir el tamaño de átomos e iones. El radio covalente, el radio de van der Waals, el radio metálico y el radio de Bohr son más apropiados en algunas situaciones. Esto se debe a que el tamaño de un átomo se ve afectado por su comportamiento de enlace químico.

  • Radio covalente: el radio covalente el radio de los átomos de un elemento que están unidos covalentemente a otros átomos. Se mide como la distancia entre los núcleos atómicos de las moléculas, donde la distancia entre los átomos o la longitud de su enlace covalente debe ser igual a la suma de los radios covalentes.
  • radio de van der Waals: El radio de van der Waals es la mitad de la distancia mínima entre los núcleos de dos átomos de un elemento que están unidos en la misma molécula.
  • Radio metálico: El radio metálico es el radio de un átomo de un elemento que está conectado a otros átomos por enlaces metálicos.
  • Radio de Bohr: El radio de Bohr es el radio de la órbita de electrones de menor energía, calculado utilizando el modelo de Bohr. El radio de Bohr solo se calcula para átomos e iones que tienen un solo electrón.

Iones isoelectrónicos

Los iones isoelectrónicos son cationes o aniones de diferentes elementos que tienen la misma estructura electrónica y el mismo número de electrones de valencia. Por ejemplo, tanto el K + como el Ca 2+ tienen la configuración electrónica [Ne] 4s 1. S 2- y P 3- tienen 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 como su configuración electrónica. La isoelectronicidad se puede utilizar para comparar radios iónicos de diferentes elementos y predecir sus propiedades basándose en el comportamiento de sus electrones.

Aprende más en el rincón de la química.

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