Атомний радіус елемента - це відстань між центром ядра атома та його найвіддаленішими, або валентними електронами. Значення атомного радіуса змінюється передбачуваними способами під час переміщення по періодичній системі. Ці зміни спричинені взаємодією між позитивним зарядом протонів у ядрі та негативним зарядом усіх електронів атома.
Рівні енергії
Електрони обертаються навколо ядра атома на різних енергетичних рівнях. В межах цих енергетичних рівнів їх орбіталі можуть приймати безліч різних форм, які називаються підоболонками. Згодом кожна підшелупка може вмістити певну кількість орбіталей. Коли ви додаєте електрони до існуючого енергетичного рівня, орбіталі в підшелупці заповнюватимуться до тих пір, поки під оболонка не утримає максимально можливих електронів. Після того, як всі підоболонки на певному енергетичному рівні заповняться, додаткові електрони повинні бути додані до підшелупки на більш високому енергетичному рівні. Зі збільшенням значення енергетичних рівнів зростає і їх відстань від ядра атома.
Тенденції протягом періоду
Атомні радіуси елементів змінюються передбачуваним, періодичним чином. Коли ви рухаєтеся зліва направо по періоду основної групи періодичної таблиці, атомні радіуси зменшуються. Одночасно збільшується кількість валентних електронів. Причиною зменшення атомного радіуса зліва направо є те, що чистий ядерний заряд збільшується, але рівень енергії можливих електронних орбіталей ні. Іншими словами, коли новий електрон додається на вже зайнятому енергетичному рівні, радіус помітно не розширюється. Натомість, при більш сильному позитивному заряді, що надходить від ядра, електронна хмара втягується всередину, що призводить до меншого атомного радіуса. Перехідні метали трохи відхиляються від цієї тенденції.
Екранування
Періодична тенденція в атомних радіусах пояснюється явищем, відомим як екранування. Екранування означає спосіб, яким внутрішні електрони атома захищають частину позитивного заряду ядра. Тому валентні електрони відчувають лише чистий позитивний заряд. Це називається ефективним ядерним зарядом. Коли ви рухаєтеся по певному періоду, кількість валентних електронів змінюється, але кількість внутрішніх електронів не змінюється. Отже, ефективний ядерний заряд збільшується, змушуючи валентні електрони тягнути всередину.
Тенденції до групи
Коли ви рухаєтесь вниз по групі періодичної системи, рівень енергії валентних електронів збільшується. У цьому випадку загальна кількість валентних електронів не змінюється. Наприклад, і натрій, і літій мають один валентний електрон, але натрій існує на більш високому енергетичному рівні. У такому випадку загальна відстань між центром ядра і валентними електронами більша. Хоча в цей момент кількість протонів також зросла, збільшений позитивний заряд цих протонів є компенсується вартістю іншого енергетичного рівня внутрішніх екрануючих електронів між ядром і валентністю електрони. Отже, атомний радіус збільшується на одну групу.