Di Kevin Beck | Aggiornato il 24 marzo 2022
Gli atomi sono le più piccole unità della materia che mantengono l'identità di un elemento. Sebbene un mattone d'oro da mezzo chilo possa essere suddiviso in frammenti sempre più piccoli, il costituente finale è l'atomo d'oro stesso, un'entità incommensurabilmente piccola e straordinariamente ben compresa.
Ogni atomo contiene almeno un protone nel suo nucleo; il conteggio dei protoni, o numero atomico, identifica in modo univoco l'elemento. In un atomo neutro il numero di elettroni è uguale al numero di protoni e la maggior parte degli elementi contiene anche neutroni, particelle neutre che aggiungono massa senza alterare la carica. Le varianti con un diverso numero di neutroni sono note come isotopi .
Protoni e neutroni formano un nucleo compatto, mentre gli elettroni occupano orbitali circostanti che sono molte volte più lontani dal nucleo rispetto al nucleo stesso.
Il raggio atomico è definita come la distanza dal centro del nucleo all’orbitale elettronico più esterno. Questo raggio è in gran parte determinato dall'equilibrio tra la carica nucleare (che attira gli elettroni verso l'interno) e la repulsione elettrone-elettrone che li spinge verso l'esterno.
Nel corso di un periodo, all’aumentare del numero atomico, i protoni aggiunti aumentano l’attrazione nucleare. Poiché gli elettroni vengono aggiunti allo stesso livello, il raggio tipicamente si restringe fino a raggiungere un gas nobile. Quando inizia il periodo successivo, viene introdotto un nuovo livello di elettroni, provocando un improvviso aumento del raggio, seguito di nuovo da una graduale diminuzione man mano che il periodo avanza.
A differenza del raggio esterno, il nucleo è uniformemente minuscolo:circa 1×10⁻¹⁵m di diametro per tutti gli elementi. Al contrario, l'elettrone più esterno in un atomo tipico si troverebbe a circa 100 metri dal nucleo se l'atomo fosse ingrandito fino alle dimensioni di uno stadio di calcio.
Sebbene non esista un’unica formula applicabile a ogni atomo, i chimici spesso stimano i raggi covalenti misurando la distanza tra i nuclei in una molecola legata e dimezzando tale valore. Ad esempio, se il calcio ha un raggio noto di 178 pm e la lunghezza del legame Ca-Se nel seleniuro di calcio è 278 pm, il raggio del selenio può essere approssimato a 100 pm.
La seguente tabella (vedi IUPAC ) elenca i raggi approssimativi per i primi 86 elementi, che vanno da circa 40 pm per l'idrogeno a 240 pm per il cesio.
Comprendere queste dimensioni aiuta gli scienziati a prevedere il comportamento chimico, progettare nuovi materiali e spiegare le proprietà fisiche della materia.
