Radio atómico🕒 Tiempo estimado: 7 minutos de lectura

El radio atómico (r) es la mitad de la distancia (d) entre dos núcleos de átomos vecinos. En este caso, se considera que el átomo es una esfera. Entonces, de manera más completa, podemos definir que el radio atómico (r) de un elemento es la mitad de la distancia internuclear mínima (d) a la que pueden estar dos átomos de ese elemento, sin estar unidos químicamente. Utilizamos dos átomos no unidos, ya que medir el radio de un átomo aislado no se puede hacer con precisión, ya que la electrosfera no tiene un límite determinado.

   Para realizar esta medición, un haz de rayos X atraviesa una muestra de un material compuesto por átomos o iones de un único elemento químico y luego sufre una desviación. La imagen grabada en una placa fotográfica muestra la posición de los núcleos de los átomos y la distancia (d) entre ellos. Entonces, simplemente divida este valor por dos y encontraremos el radio atómico de este elemento.

   Por ejemplo, la medida de la distancia entre los núcleos de dos átomos de hierro es 2,48 Å. Dividiendo este valor por dos obtenemos el valor del radio del átomo de hierro, que es 1,24 Å.

El radio atómico (r) es la mitad de la distancia (d) entre dos núcleos de átomos vecinos.

Variación del radio atómico en la Tabla Periódica:

a) En la misma familia: a medida que aumenta el número atómico (de arriba hacia abajo), también aumenta el radio atómico. Esto ocurre porque los niveles de energía o capas electrónicas del átomo en el estado fundamental también aumentan. Así, podemos decir que el radio atómico aumenta de arriba a abajo en la tabla periódica.

b) En el mismo plazo: en este caso ocurre lo contrario. A medida que aumenta el número atómico (de izquierda a derecha) en el mismo período, el radio atómico disminuye. Esto sucede porque, a medida que aumenta el número de protones (carga nuclear), también aumenta la atracción hacia los electrones. Esto reduce el tamaño de los átomos. Podemos confirmar, entonces, que el radio atómico aumenta de derecha a izquierda en la Tabla Periódica.

Desarrollo de ideas del radio atómico

El radio atómico no es más que la distancia desde el núcleo de un átomo hasta el límite exterior donde se encuentran sus electrones más externos. Imagínate el átomo como un pequeño sistema solar, donde el núcleo sería el sol y los electrones, planetas girando a su alrededor. El radio atómico sería la medida desde el centro de este sol hasta el planeta más lejano, o en este caso, hasta el último electrón. Pero hay un twist; este «sistema solar» no tiene límites definidos, los electrones se mueven en zonas de probabilidad. Por eso, hablar de radio atómico es entrar en el terreno de lo estimado, de lo probable.

Los átomos no son esferas sólidas ni tienen bordes fijos, lo que complica aún más medir su tamaño. La nube electrónica que rodea el núcleo se extiende hasta donde los electrones tienen una probabilidad significativa de ser encontrados, y esa extensión es lo que definimos como el radio atómico. Este tamaño no es constante; cambia según el elemento, el estado de ionización y cómo el átomo interactúa con sus vecinos.

Conceptos clave sobre el radio atómico

Para entender el radio atómico, hay que familiarizarse con algunos conceptos clave. Primero, la idea de que los electrones orbitan en capas o niveles de energía alrededor del núcleo. Cuantas más capas tenga un átomo, mayor será su radio atómico. Esto explica por qué los elementos en la parte inferior de la tabla periódica tienen un radio atómico mayor que aquellos en la parte superior; simplemente tienen más capas de electrones.

Otro concepto es el de la carga nuclear efectiva, que es la fuerza de atracción que siente un electrón hacia el núcleo. A mayor carga nuclear (más protones en el núcleo), más fuertemente se sienten atraídos los electrones hacia el núcleo, y por lo tanto, más pequeño es el radio atómico. Esto es lo que ocurre a medida que avanzamos de izquierda a derecha en un período de la tabla periódica; aunque los átomos ganan más electrones y protones, el radio atómico disminuye porque la atracción del núcleo se hace más fuerte, jalando los electrones más cerca.

Evolución en la ciencia sobre el radio atómico

La comprensión del radio atómico ha evolucionado significativamente desde los primeros días de la química y la física. En el siglo XIX, científicos como John Dalton trabajaban con una idea muy rudimentaria del átomo, considerándolo simplemente como la partícula más pequeña de un elemento. No fue hasta el modelo atómico de Rutherford, propuesto a principios del siglo XX, que empezamos a entender el átomo como un núcleo rodeado por electrones.

Con el tiempo, la mecánica cuántica revolucionó nuestra comprensión, introduciendo la idea de que los electrones no orbitan el núcleo en caminos definidos, sino en regiones difusas llamadas orbitales. Esto complicó la noción de medir el «tamaño» de un átomo y llevó a definiciones más sofisticadas del radio atómico, basadas en cálculos probabilísticos y observaciones indirectas.

10 Datos interesantes y curiosidades sobre el radio atómico

1. El átomo más grande conocido es el del francio, con un radio atómico aproximado de 348 pm (picómetros).
2. El hidrógeno, a pesar de ser el átomo más simple, tiene un radio atómico relativamente grande comparado con otros elementos de su período, aproximadamente 53 pm.
3. Los átomos pueden «inflarse» cuando ganan o pierden electrones, cambiando su radio atómico en procesos de ionización.
4. La temperatura y la presión también afectan el tamaño de un átomo; a mayor temperatura y menor presión, el átomo se expande.
5. En la tabla periódica, el radio atómico aumenta de arriba hacia abajo y disminuye de izquierda a derecha.
6. El cesio, usado en relojes atómicos, tiene uno de los radios atómicos más grandes de los elementos no radiactivos, con 265 pm.
7. La palabra «átomo» viene del griego «atomos», que significa indivisible, una ironía dado que ahora sabemos que los átomos se pueden dividir en partículas subatómicas.
8. El descubrimiento de los isótopos mostró que átomos del mismo elemento pueden tener diferentes tamaños debido a variaciones en el número de neutrones.
9. La ley de Moseley (1913) ayudó a establecer la relación entre el número atómico y las propiedades atómicas, incluyendo el radio atómico.
10. Los metales alcalinos tienen los radios atómicos más grandes en sus respectivos períodos debido a su baja carga nuclear efectiva.

Preguntas y respuestas comunes sobre el radio atómico

• ¿Por qué el radio atómico disminuye a medida que nos movemos a través de un período en la tabla periódica? A medida que avanzamos de izquierda a derecha en un período, el número de protones (y por lo tanto la carga nuclear efectiva) aumenta. Esto atrae más fuertemente a los electrones hacia el núcleo, reduciendo el radio atómico.
• ¿Cómo afecta la ionización al radio atómico? La ionización puede aumentar o disminuir el radio atómico de un átomo. Cuando un átomo pierde electrones y se convierte en un catión, su radio disminuye. Por otro lado, cuando gana electrones y se convierte en un anión, su radio aumenta.
• ¿Es el radio atómico lo mismo que el radio iónico? No exactamente. El radio atómico se refiere al tamaño de un átomo neutro, mientras que el radio iónico se refiere al tamaño de un átomo que ha ganado o perdido electrones y se ha convertido en un ion.