Tamaño de los átomos según el número atómico

Los átomos no tienen límites exteriores definidos. Todas estas cosas y nubes son probabilísticas. Los electrones siempre tienen una probabilidad distinta de cero de estar arbitrariamente lejos del núcleo, y así sucesivamente.

Además, el tamaño visual de un átomo dependerá de la frecuencia de la luz que se utilice para "ver" el átomo, y así sucesivamente.

Suponiendo que comprende todos estos descargos de responsabilidad y solo desea algún valor esperado, y solo una estimación del mismo porque no existe una fórmula analítica más allá del hidrógeno, esta es la razón por la cual todos los radios atómicos son comparables con el radio de Bohr.$a_0$, independientemente de$Z$:

http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_radius

Despreciemos las interacciones electrón-electrón. En ese caso, tenemos$Z$electrones en el potencial electrostático radial. El propio radio de Bohr es

Sin embargo, al igual que en el modelo de Bohr del átomo que tiene la escala correcta, el radio de la órbita para el número cuántico$n$- eso se malinterpreta un poco como$l$en el modelo de Bohr - va como$n^2$. Así que si$n\sim Z^{1/2}$, entonces$n^2\sim Z$, y esta mejora del radio por$Z$cancela la reducción del tamaño causada por el potencial más fuerte inducido por el núcleo más fuerte, como se discutió al comienzo del cálculo.

Entonces el radio estará cerca de$a_0$a pesar de$Z$. Las autointeracciones de los electrones solo cambiarán el radio de la capa exterior típica en "docenas de porcentaje", para decirlo verbalmente. Como dice Vladimir, los iones negativos incluirán más electrones, por lo que serán sustancialmente más grandes que$a_0$mientras que los iones positivos eliminarán algunos electrones, por lo que los iones positivos serán más pequeños que$a_0$.

Debido a que varios elementos difieren en electronegatividad, los átomos como Li, Na, K, Rb, etc. serán más grandes, con el electrón adicional en la nueva capa, mientras que los átomos como He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn serán más grandes. ser más pequeño, solo después de haber llenado la última capa, al igual que los iones positivos. Vea una tabla visual del tamaño de los átomos aquí:

http://intro.chem.okstate.edu/1314F00/Lecture/Chapter7/Lec111300.html

Se puede ver que cuando se evalúan las cosas, los "radios covalentes" todavía aumentan con$Z$un poco. Es porque el potencial central, que supuse que era$Ze$, en realidad está creciendo menos rápido con$Z$una vez que se toman en cuenta las interacciones electrón-electrón (porque desde el punto de vista del electrón externo, los electrones internos filtran gran parte de la carga eléctrica de los protones en el núcleo).

Los tamaños atómicos son sorprendentemente cercanos a$a_0$cuando está en los estados fundamentales. Son los iones negativos/positivos los que son significativamente más grandes/pequeños.

Wikipedia tiene dos tablas periódicas con radios atómicos , una de radios covalentes medidas empíricamente y la otra modelada teóricamente para átomos individuales. Dan diferentes números y patrones.

En la tabla modelada, el radio atómico tiene un patrón bastante suave, creciendo a medida que aumenta el Periodo y el Grupo disminuye (es decir, se mueve hacia abajo y hacia la izquierda en la tabla). La razón dada para esto es que las capas adicionales son más grandes, pero más electrones (y protones) se unen con más fuerza.

En la tabla empírica no hay datos para elementos que no tengan compuestos covalentes fácilmente medibles, por lo que no hay cifras para gases nobles. Por los datos que tiene, hay picos cerca de Cesium y Tellurium; los no metales tienden a ser notablemente más pequeños. Los patrones no son monotónicos: por ejemplo, el molibdeno es más grande que el cromo o el tungsteno, mientras que el osmio es más pequeño que el renio o el iridio.

El área de la sección transversal será proporcional al cuadrado del radio.