Le rayon atomique d'un élément est la distance entre le centre du noyau d'un atome et ses électrons les plus externes ou de valence. La valeur du rayon atomique change de manière prévisible à mesure que vous vous déplacez dans le tableau périodique. Ces changements sont causés par l'interaction entre la charge positive des protons du noyau et la charge négative de tous les électrons de l'atome.
Niveaux d'énergie
Les électrons gravitent autour du noyau d'un atome à différents niveaux d'énergie. Au sein de ces niveaux d'énergie, leurs orbitales peuvent prendre un certain nombre de formes différentes, appelées sous-couches. Par la suite, chaque sous-shell peut accueillir un nombre spécifique d'orbitales. Au fur et à mesure que vous ajoutez des électrons à un niveau d'énergie existant, les orbitales d'une sous-couche se rempliront jusqu'à ce que la sous-couche contienne le maximum d'électrons possible. Une fois que toutes les sous-couches à un niveau d'énergie spécifique se sont remplies, d'autres électrons doivent être ajoutés à une sous-couche à un niveau d'énergie plus élevé. À mesure que les niveaux d'énergie augmentent en valeur, leur distance par rapport au noyau de l'atome augmente également.
Tendances sur une période
Les rayons atomiques des éléments changent de manière prévisible et périodique. Lorsque vous vous déplacez de gauche à droite à travers une période de groupe principal du tableau périodique, les rayons atomiques diminuent. Dans le même temps, le nombre d'électrons de valence augmente. La raison de la diminution de gauche à droite du rayon atomique est que la charge nucléaire nette augmente, mais pas le niveau d'énergie des orbitales électroniques possibles. En d'autres termes, lorsqu'un nouvel électron est ajouté dans un niveau d'énergie déjà occupé, le rayon ne s'étend pas notablement. Au lieu de cela, avec une charge positive plus forte provenant du noyau, le nuage d'électrons est attiré vers l'intérieur, ce qui entraîne un rayon atomique plus petit. Les métaux de transition s'écartent légèrement de cette tendance.
Blindage
La tendance périodique des rayons atomiques est attribuable à un phénomène connu sous le nom de blindage. Le blindage fait référence à la manière dont les électrons internes d'un atome protègent une partie de la charge positive du noyau. Par conséquent, les électrons de valence ne ressentent qu'une charge positive nette. C'est ce qu'on appelle la charge nucléaire effective. Au fur et à mesure que vous vous déplacez sur une période, le nombre d'électrons de valence change, mais pas le nombre d'électrons internes. Par conséquent, la charge nucléaire effective augmente, provoquant l'attraction des électrons de valence vers l'intérieur.
Tendances à la baisse d'un groupe
Au fur et à mesure que vous descendez d'un groupe du tableau périodique, le niveau d'énergie des électrons de valence augmente. Dans ce cas, le nombre total d'électrons de valence ne change pas. Par exemple, le sodium et le lithium ont un électron de valence, mais le sodium existe à un niveau d'énergie plus élevé. Dans un tel cas, la distance globale entre le centre du noyau et les électrons de valence est plus grande. Alors que le nombre de protons a également augmenté à ce stade, la charge positive accrue de ces protons est compensé par la valeur d'un autre niveau d'énergie d'électrons de blindage interne entre le noyau et la valence électrons. Par conséquent, le rayon atomique augmente vers le bas d'un groupe.