Raio atómico

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Raio atômico médio

O raio atômico (português brasileiro) ou raio atómico (português europeu) é uma estimativa de distância do núcleo à ultima 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 elemento.[1] [2] [3]

Simplificadamente, 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.[1]

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[editar | editar código-fonte]

  • 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, 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 carga nuclear efetiva atrai os elétrons, inclusive os mais externos, aproximando-os do núcleo, resultado na redução do raio atômico.

Propriedades[editar | editar código-fonte]

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

R=r_0A^{1/3}

Onde \scriptstyle r_0=(1.3\pm 0.1)\times  10^{-13}\;cm. O raio nuclear determina a forma da distribuição angular, a partir da qual se pode então calculá-lo.[4]

Partículas Alfa[editar | editar código-fonte]

Seção de choque para o espalhamento de partículas alfa pelo chumbo a 60°, no sistema do laboratório.

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.[5]

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-se a partir disso adotarmos outros modelos afim 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:

D_{1/4}=R_n+R_\alpha

Onde D1/4 é a distância de máxima aproximação, Rn é o raio do núcleo e R α.

Raio atômico medido empiricamente[editar | editar código-fonte]

Raio atômico medido empíricamente em picômetros (pm) com uma precisão aproximada de 5 pm.[6]

Grupo (vertical) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Período (horizontal)
1 H
25
He
 
2 Li
145
Be
105
B
85
C
70
N
65
O
60
F
50
Ne
 
3 Na
180
Mg
150
Al
125
Si
110
P
100
S
100
Cl
100
Ar
71
4 K
220
Ca
180
Sc
160
Ti
140
V
135
Cr
140
Mn
140
Fe
140
Co
135
Ni
135
Cu
135
Zn
135
Ga
130
Ge
125
As
115
Se
115
Br
115
Kr
 
5 Rb
235
Sr
200
Y
180
Zr
155
Nb
145
Mo
145
Tc
135
Ru
130
Rh
135
Pd
140
Ag
160
Cd
155
In
155
Sn
145
Sb
145
Te
140
I
140
Xe
 
6 Cs
260
Ba
215
*
 
Hf
155
Ta
145
W
135
Re
135
Os
130
Ir
135
Pt
135
Au
135
Hg
150
Tl
190
Pb
180
Bi
160
Po
190
At
 
Rn
 
7 Fr
 
Ra
215
**
 
Rf
 
Db
 
Sg
 
Bh
 
Hs
 
Mt
 
Ds
 
Rg
 
Uub
 
Uut
 
Uuq
 
Uup
 
Uuh
 
Uus
 
Uuo
 
Lantanídios *
 
La
195
Ce
185
Pr
185
Nd
185
Pm
185
Sm
185
Eu
185
Gd
180
Tb
175
Dy
175
Ho
175
Er
175
Tm
175
Yb
175
Lu
175
Actinídios **
 
Ac
195
Th
180
Pa
180
U
175
Np
175
Pu
175
Am
175
Cm
 
Bk
 
Cf
 
Es
 
Fm
 
Md
 
No
 
Lr
 

Raio atômico calculado[editar | editar código-fonte]

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 H
53
He
31
2 Li
167
Be
112
B
87
C
67
N
56
O
48
F
42
Ne
38
3 Na
190
Mg
145
Al
118
Si
111
P
98
S
88
Cl
79
Ar
71
4 K
243
Ca
194
Sc
184
Ti
176
V
171
Cr
166
Mn
161
Fe
156
Co
152
Ni
149
Cu
145
Zn
142
Ga
136
Ge
125
As
114
Se
103
Br
94
Kr
88
5 Rb
265
Sr
219
Y
212
Zr
206
Nb
198
Mo
190
Tc
183
Ru
178
Rh
173
Pd
169
Ag
165
Cd
161
In
156
Sn
145
Sb
133
Te
123
I
115
Xe
108
6 Cs
298
Ba
253
*
 
Hf
208
Ta
200
W
193
Re
188
Os
185
Ir
180
Pt
177
Au
174
Hg
171
Tl
156
Pb
154
Bi
143
Po
135
At
 
Rn
120
7 Fr
 
Ra
 
**
 
Rf
 
Db
 
Sg
 
Bh
 
Hs
 
Mt
 
Ds
 
Rg
 
Uub
 
Uut
 
Uuq
 
Uup
 
Uuh
 
Uus
 
Uuo
 
Lantanídios *
 
La
 
Ce
 
Pr
247
Nd
206
Pm
205
Sm
238
Eu
231
Gd
233
Tb
225
Dy
228
Ho
 
Er
226
Tm
222
Yb
222
Lu
217
Actinídios **
 
Ac
 
Th
 
Pa
 
U
 
Np
 
Pu
 
Am
 
Cm
 
Bk
 
Cf
 
Es
 
Fm
 
Md
 
No
 
Lr
 

Veja também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. a b Júlio César Lima Lira (17/06/2010). Raio Atômico.
  2. CrystalMaker Software Ltd. Elements, Atomic Radii and the Periodic Table.
  3. Brown, T. L. Química A Ciência Central. Pearson São Paulo. 9ª Edição, 2012. Página 222 e 223
  4. K. C. Chung. Introdução à Física Nuclear (em português). 1 ed. [S.l.]: UERJ, 2009. 285 p. 1 vol. ISBN 9788575110157
  5. K. C. Chung. Introdução à Física Nuclear (em português). 1 ed. [S.l.]: UERJ, 2009. 285 p. 1 vol. ISBN 9788575110157
  6. Slater, J.C. Introduction To Chemical Physics (em Inglês). [S.l.]: Martindell Press, 2007. 536 p. ISBN 978-1406717594