right|thumb| Raio atômico médio
O é uma estimativa de distância do núcleo à última camada eletrônica. Ao contrário do que se poderia pensar, o raio atômico não depende apenas do peso do átomo e/ou da quantidade de elétrons presentes na eletrosfera, sendo fortemente influenciado pela carga nuclear efetiva (Zef) de cada elemento.Brown, T. L. Química A Ciência Central. Pearson São Paulo. 9ª Edição, 2012. Página 222 e 223
Numa explicação simplificada, o raio atômico é a distância entre o centro do átomo e a sua camada de valência, que é o nível de energia com elétrons mais externo deste átomo. Como consequência do átomo não ser rígido é impossível calcular o seu raio atômico exato. Deste modo, calcula-se o seu raio atômico médio.
Devido a dificuldade em obter-se o raio de átomos isolados determina-se (através de raio X) a distância entre os núcleos de dois átomos ligados do mesmo elemento, no estado gasoso. O raio atômico será metade da distância calculada.
Tendências periódicas nos raios atômicos Ao descermos nos grupos da tabela periódica, o número atômico (Z) cresce. Isto resulta basicamente do aumento do número quântico principal (n) dos elétrons mais externos, consequentemente aumentando o número de camadas e a distância entre o núcleo e a camada eletrônica mais externa, resultando no aumento do tamanho do átomo; Deslocando-se da esquerda para direita em um mesmo período da tabela periódica, observamos a diminuição do raio atômico. Esta tendência ocorre devido ao aumento da carga nuclear efetiva (Zef) à medida que nos deslocamos no período. O aumento da quantidade de prótons no núcleo resulta em um aumento da carga nuclear efetiva, atraindo os elétrons(inclusive os mais externos) aproximando-os do núcleo, resultando assim na redução do raio atômico. Propriedades Os núcleos atômicos encontram-se, em condições normais, no seu estado fundamental. Algumas propriedades observáveis podem ser extraídas desses núcleos. O raio nuclear é uma das propriedades mais fáceis de observar e pode ser obtido a partir de experiências de dispersão como as realizadas por Rutherford. Como base nessas experiências, percebeu-se que era uma boa aproximação considerar o raio nuclear R como relacionado à massa nuclear pela expressão
Onde . O raio nuclear determina a forma da distribuição angular, a partir da qual se pode então calculá-lo.
Partículas Alfa
Uma experiência de espalhamento elástico envolvendo núcleos pesados foi feita em 1954 por Farwell e Wegner. Com energia intermediária de 13 a 43 MeV usando um cíclotron de 60 polegadas.
O resultado obtido envolvendo uma amostra de Pb (chumbo) a 60º esta reproduzido na figura. A curva de Coulomb corrigida está normalizada pelos dados experimentais de baixa energia. Esta curva segue aproximadamente a dependência com o inverso do quadrado da seção de choque de Coulomb (Rutherford) com a energia, mas está levemente alterada a fim de levar em conta pequenas variações do ângulo de espalhamento com a energia devido ao campo magnético do cíclotron.
Em baixas energias observa-se a teoria do espalhamento de Rutherford correta; porém, a partir de energias por volta de 27 MeV, com o aumento da energia de partícula alfa, a seção do choque cai rapidamente, obrigando a partir disso a adotar outros modelos a fim de explicar a aproximação da partícula alfa do núcleo atômico.
Tendo essas dúvidas em cheque, os cientistas Farwell e Wegner baseados em um modelo apresentado por Blair, que explicava as absorções de partículas alfa pelo núcleo.
Blair supôs que a soma dos raios nuclear com a partícula alfa seria aproximadamente igual à distância de máxima aproximação calculada na energia para a qual a seção de choque experimental é 1/4 da seção de choque Coulomb. Tendo a expressão:
Onde D1/4 é a distância de máxima aproximação, Rn é o raio do núcleo e R α.
Raio atômico medido empiricamente
O raio atômico pode ser medido empiricamente em picômetros (pm) com uma precisão aproximada de 5 pm.
Grupo (vertical) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Período (horizontal) 1 H25 He 2 Li145 Be105 B85 C70 N65 O60 F50 Ne 3 Na180 Mg150 Al125 Si110 P100 S100 Cl100 Ar71 4 K220 Ca180 Sc160 Ti140 V135 Cr140 Mn140 Fe140 Co135 Ni135 Cu135 Zn135 Ga130 Ge125 As115 Se115 Br115 Kr 5 Rb235 Sr200 Y180 Zr155 Nb145 Mo145 Tc135 Ru130 Rh135 Pd140 Ag160 Cd155 In155 Sn145 Sb145 Te140 I140 Xe 6 Cs260 Ba215 * Hf155 Ta145 W135 Re135 Os130 Ir135 Pt135 Au135 Hg150 Tl190 Pb180 Bi160 Po190 At Rn 7 Fr Ra215 ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Lantanídios * La195 Ce185 Pr185 Nd185 Pm185 Sm185 Eu185 Gd180 Tb175Dy175 Ho175 Er175 Tm175 Yb175 Lu175 Actinídios ** Ac195 Th180 Pa180 U175 Np175 Pu175 Am175 Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Raio atômico calculado
Raio atômico calculado em picômetros (pm)
Grupo (vertical) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Período (horizontal) 1 H53 He31 2 Li167 Be112 B87 C67 N56 O48 F42 Ne38 3 Na190 Mg145 Al118 Si111 P98 S88 Cl79 Ar71 4 K243 Ca194 Sc184 Ti176 V171 Cr166 Mn161 Fe156 Co152 Ni149 Cu145 Zn142 Ga136 Ge125 As114 Se103 Br94 Kr88 5 Rb265 Sr219 Y212 Zr206 Nb198 Mo190 Tc183 Ru178 Rh173 Pd169 Ag165 Cd161 In156 Sn145 Sb133 Te123 I115 Xe108 6 Cs298 Ba253 * Hf208 Ta200 W193 Re188 Os185 Ir180 Pt177 Au174 Hg171 Tl156 Pb154 Bi143 Po135 At Rn120 7 Fr270 Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Lantanídios * La Ce Pr247 Nd206 Pm205 Sm238 Eu231 Gd233 Tb225 Dy228 Ho Er226 Tm222 Yb222 Lu217 Actinídios ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Ver também Número atômico Massa atômica
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