Como comparar os tamanhos dos atomos do hidrogenio

O raio atômico (r) costuma ser definido como a metade da distância existente entre dois núcleos de átomos vizinhos, conforme a figura abaixo representa:

O raio atômico diferencia-se de um átomo para o outro de acordo com a sua família e período na Tabela Periódica. Com respeito a elementos pertencentes à uma mesma família, o seu raio atômico aumenta de acordo com o aumento do número atômico, ou seja, de cima para baixo. Pois, neste sentido, significa que de um átomo para o outro aumentou um nível energético ou camada eletrônica, por isso o seu raio aumenta proporcionalmente.

Já no que diz respeito à elemento em um mesmo período, ou seja, na horizontal, o raio aumenta da direita para a esquerda, ou de acordo com a diminuição do número atômico. Isto ocorre em razão de todos possuírem o mesmo número de camadas, o que diferencia é a quantidade de elétrons nessas camadas, e quanto mais elétrons maior será a atração pelo núcleo, diminuindo assim o raio do átomo.

No entanto, o raio atômico pode variar de acordo com a ligação que é feita. Vejamos como isso ocorre:

*Ligação Iônica: Se o átomo formar um cátion, o raio atômico irá diminuir, pois perdendo um ou mais elétrons o núcleo atrairá mais intensamente os elétrons. Agora, se formar um ânion, ou seja, ganhar elétrons, o raio do átomo irá aumentar, pois a carga total da eletrosfera irá ficar maior que a carga total do núcleo, diminuindo sua atração. Quanto mais elétrons ganhar, ou perder, maior será também a variação do tamanho do raio.

Além disso, numa série de íons isoeletrônicos, que possuem a mesma quantidade de elétrons e de níveis de energia, terá maior raio o íon  que tiver menor número atômico. Por exemplo, os íons 13Al3+, 12Mg2+, 11Na1+, 9F-1, 8O2- e 7N-3, todos possuem 10 elétrons e 2 níveis eletrônicos. Mas, o que possui maior raio é o 7N-3, porque ele possui o menor número atômico (Z= 7).

*Ligação Covalente: Quando dois átomos realizam uma ligação covalente, se os dois átomos forem iguais, como no caso do gás hidrogênio (H2), pode-se falar em um raio covalente (r), que é a metade do comprimento da ligação (d), isto é, metade da distância que separa os dois núcleos. Porém, se a ligação for feita por átomos diferentes, como no caso do cloreto de hidrogênio (HCl),  o comprimento ou distância (d)  será a soma dos raios covalentes (r1 + r2) dos átomos envolvidos na covalência.

É claro que devemos lembrar que esta questão é muito mais complicada, pois o raio covalente de um átomo pode variar conforme ele venha  a se ligar com outros átomos diferentes.

Por Jennifer Fogaça

Graduada em Química

O raio atômico é uma propriedade periódica e pode ser definido como a metade da distância entre os núcleos de dois átomos vizinhos de um mesmo elemento.

Medir o tamanho de um átomo é algo muito difícil porque a sua eletrosfera (região onde os elétrons ficam girando ao redor do núcleo) não possui um limite específico. Por isso, a forma mais comum é por meio do raio atômico, em que se considera o átomo como se ele fosse uma esfera (modelo atômico de Dalton).

Lembre-se de que, na Matemática, ao estudar sobre esferas, você aprendeu o que era raio e diâmetro. O raio é a distância compreendida entre o centro e a extremidade da circunferência e é a metade do diâmetro da circunferência, como mostrado a seguir:

Algo similar aplica-se ao conceito de raio atômico. Consideram-se dois átomos de um mesmo elemento químico como esferas que devem estar o mais próximo possível um do outro, sem estarem ligados quimicamente. O raio atômico (r) é a metade da distância (d) entre os dois núcleos desses átomos vizinhos.

Para conseguir essa medida, usa-se a técnica de difração por raios X. Nela, esses raios atravessam uma amostra de um material sólido de um único elemento químico (como um pedaço de ferro, pois ele é sólido e é formado somente por átomos de ferro), e os átomos ou íons que constituem esse material provocam um desvio na trajetória dos raios X. Depois os raios X incidem sobre uma chapa fotográfica e registram a posição dos núcleos dos átomos no material e a distância entre eles. Assim, basta dividir esse valor por dois para obter o raio atômico, que, em geral, é medido em nanômetros (1 nanômetro é igual à bilionésima parte de um metro (10-9 m)).

O raio atômico é uma propriedade periódica porque ele varia periodicamente em função dos números atômicos. Podemos dizer que, na tabela periódica, o raio atômico dos elementos cresce de cima para baixo e da direita para a esquerda:

Para entender porque o aumento do raio atômico segue essa ordem periódica, considere separadamente os elementos de uma mesma família e de um mesmo período:

* Elementos de uma mesma família: De cima para baixo vai aumentando o número de camadas eletrônicas. Por exemplo, na família 1, o hidrogênio possui uma camada, o lítio possui duas camadas, o sódio possui três camadas e assim sucessivamente. Nesse sentido, aumenta também o número atômico e, por isso, o raio do átomo também aumenta.

* Elementos de um mesmo período: Da esquerda para a direita a quantidade de elétrons na camada de valência (camada mais externa ao núcleo) vai aumentando e todos possuem a mesma quantidade de camadas. Por exemplo, o potássio (K) possui quatro camadas eletrônicas e dezenove elétrons, o cálcio (Ca) possui também quatro camadas eletrônicas, mas apresenta vinte elétrons, o escândio (Sc) também possui quatro camadas eletrônicas, mas possui 21 elétrons, e assim por diante. Quando a quantidade de elétrons aumenta, a sua atração pelo núcleo, que é positivo, também aumenta. Assim, nesse sentido, em razão da atração entre o núcleo e a camada de valência, há uma contração do átomo, o que causa a diminuição do raio atômico. É por isso que o átomo cresce no sentido contrário: da direita para a esquerda.

Por Jennifer Fogaça

Graduada em Química

Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça

     O raio atômico (r) é a metade da distância (d) entre dois núcleos de átomos vizinhos. Neste caso, considera-se o átomo como uma esfera. Então, de modo mais completo, podemos definir que o raio atômico (r) de um elemento é a metade da distância (d) internuclear mínima na qual dois átomos desse elemento podem estar, sem estarem ligados quimicamente. Utilizamos dois átomos não ligados, pois a medida do raio de um átomo isolado não pode ser feita com precisão, uma vez que a eletrosfera não tem um limite determinado.

      Para realizar esta medida faz-se com que um feixe de raios-X atravesse a amostra de um material feito de átomos ou íons de um único elemento químico, sofrendo então um desvio. A imagem registrada sobre uma chapa fotográfica mostra a posição dos núcleos dos átomos e a distância (d) entre eles. Desse modo, é só dividir por dois este valor, que encontraremos o raio atômico deste elemento.

      Por exemplo, a medida da distância entre os núcleos de dois átomos de ferro é 2,48 Å. Dividindo este valor por dois, obtemos o valor do raio do átomo de ferro que é de 1,24 Å.

*Variação do raio atômico na Tabela Periódica:

a) Na mesma família: à medida que o número atômico aumenta (de cima para baixo), o raio atômico também aumenta. Isto ocorre porque os níveis de energia ou camadas eletrônicas do átomo no estado fundamental também aumentam. Assim, podemos dizer que o raio atômico cresce de cima para baixo na tabela periódica.

b) No mesmo período: neste caso, ocorre o inverso. À medida que o número atômico aumenta (da esquerda para a direita) em um mesmo período, o raio atômico diminui. Isto acontece porque, à medida que aumenta o número de prótons (carga nuclear), aumenta também a atração sobre os elétrons. Assim, diminui-se o tamanho dos átomos. Podemos confirmar, então, que o raio atômico cresce da direita para a esquerda na Tabela Periódica.