De ce electronii de valență afectează raza atomică a unui element?

Raza atomică a unui element este distanța dintre centrul nucleului unui atom și electronii săi de valență. Valoarea razei atomice se schimbă în moduri previzibile pe măsură ce treceți peste tabelul periodic. Aceste modificări sunt cauzate de interacțiunea dintre sarcina pozitivă a protonilor din nucleu și sarcina negativă a tuturor electronilor atomului.

Electronii orbitează nucleul unui atom la diferite niveluri de energie. În cadrul acestor niveluri de energie, orbitalii lor pot lua o serie de forme diferite, numite sub-cochilii. Ulterior, fiecare sub-shell poate găzdui un anumit număr de orbitali. Pe măsură ce adăugați electroni la un nivel de energie existent, orbitalii dintr-o sub-coajă se vor umple până când sub-coaja deține maximul de electroni posibili. Odată ce toate sub-coajele la un anumit nivel de energie s-au umplut, trebuie adăugați electroni suplimentari la un sub-coajă la un nivel de energie mai mare. Pe măsură ce nivelurile de energie cresc în valoare, crește și distanța lor față de nucleul atomului.

Razele atomice ale elementelor se schimbă într-un mod previzibil, periodic. Pe măsură ce vă deplasați de la stânga la dreapta într-o perioadă principală a grupului din tabelul periodic, razele atomice scad. În același timp, numărul de electroni de valență crește. Motivul pentru care stânga-dreapta scade în raza atomică este că sarcina nucleară netă crește, dar nivelul de energie al orbitalilor posibili de electroni nu. Cu alte cuvinte, atunci când se adaugă un nou electron într-un nivel de energie deja ocupat, raza nu se extinde în special. În schimb, cu o sarcină pozitivă mai puternică provenită din nucleu, norul de electroni este tras în interior, rezultând o rază atomică mai mică. Metalele de tranziție deviază ușor de la această tendință.

Tendința periodică a razelor atomice este atribuibilă unui fenomen cunoscut sub numele de ecranare. Protecția se referă la modul în care electronii interiori ai unui atom protejează o parte din sarcina pozitivă a nucleului. Prin urmare, electronii de valență simt doar o sarcină netă pozitivă. Aceasta se numește sarcină nucleară efectivă. Pe măsură ce vă deplasați într-o perioadă, numărul de electroni de valență se schimbă, dar numărul de electroni interiori nu. Prin urmare, sarcina nucleară efectivă crește, determinând electronii de valență să tragă spre interior.

Pe măsură ce vă deplasați în jos un grup al tabelului periodic, nivelul de energie al electronilor de valență crește. În acest caz, numărul total de electroni de valență nu se modifică. De exemplu, atât sodiul, cât și litiul au un electron de valență, dar sodiul există la un nivel de energie mai ridicat. Într-un astfel de caz, distanța totală dintre centrul nucleului și electronii de valență este mai mare. În timp ce numărul protonilor a crescut și în acest moment, sarcina pozitivă crescută a acestor protoni este compensat de valoarea unui alt nivel de energie de electroni de ecranare interioară între nucleu și valență electroni. Prin urmare, raza atomică crește într-un grup.