Il raggio atomico di un elemento è la distanza tra il centro del nucleo di un atomo e il suo più esterno, o elettroni di valenza. Il valore del raggio atomico cambia in modi prevedibili mentre ci si sposta attraverso la tavola periodica. Questi cambiamenti sono causati dall'interazione tra la carica positiva dei protoni nel nucleo e la carica negativa di tutti gli elettroni dell'atomo.

Livelli energetici

Gli elettroni orbitano attorno al nucleo di un atomo a differenti livelli di energia. All'interno di questi livelli di energia i loro orbitali possono assumere un numero di forme diverse, chiamate subshell. Successivamente, ciascuna subshell può ospitare un numero specifico di orbitali. Man mano che si aggiungono gli elettroni a un livello di energia esistente, gli orbitali in una subshell si riempiono fino a quando la subshell mantiene il massimo possibile di elettroni. Una volta che tutte le subshell a un livello di energia specifico si sono riempite, ulteriori elettroni devono essere aggiunti a una subshell a un livello di energia più alto. Man mano che i livelli di energia aumentano di valore, aumenta anche la loro distanza dal nucleo dell'atomo.

Tendenze attraverso un punto

I raggi atomici degli elementi cambiano in modo prevedibile e periodico. Mentre ci si sposta da sinistra a destra in un periodo di gruppo principale della tavola periodica, i raggi atomici diminuiscono. Allo stesso tempo, aumenta il numero di elettroni di valenza. La ragione per la diminuzione da sinistra a destra del raggio atomico è che la carica nucleare netta aumenta ma il livello di energia dei possibili orbitali elettronici non lo fa. In altre parole, quando un nuovo elettrone viene aggiunto in un livello di energia già occupato, il raggio non si espande notevolmente. Invece, con una carica positiva più forte proveniente dal nucleo, la nuvola di elettroni viene tirata verso l'interno, risultando in un raggio atomico più piccolo. I metalli di transizione si discostano leggermente da questa tendenza.

Schermatura

L'andamento periodico dei raggi atomici è attribuibile a un fenomeno noto come schermatura. La schermatura si riferisce al modo in cui gli elettroni interni di un atomo proteggono parte della carica positiva del nucleo. Pertanto, gli elettroni di valenza percepiscono solo una carica positiva netta. Questa è chiamata la carica nucleare effettiva. Mentre ti sposti in un periodo, il numero di elettroni di valenza cambia, ma il numero di elettroni interni non lo fa. Pertanto, la carica nucleare effettiva aumenta, facendo sì che gli elettroni di valenza si tirino verso l'interno.

Tendenze di un gruppo

Mentre si sposta verso il basso un gruppo della tavola periodica, il livello di energia degli elettroni di valenza aumenta. In questo caso, il numero complessivo di elettroni di valenza non cambia. Ad esempio, sia il sodio che il litio hanno un elettrone di valenza, ma il sodio esiste a un livello energetico più alto. In tal caso, la distanza complessiva tra il centro del nucleo e gli elettroni di valenza è maggiore. Mentre il numero di protoni è aumentato a questo punto, l'aumento della carica positiva di questi protoni è compensato da un altro livello di energia di elettroni di schermatura interni tra il nucleo e gli elettroni di valenza. Pertanto, il raggio atomico aumenta di un gruppo.