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El radio atómico y el radio iónico son dos conceptos similares mas no iguales. Ambos son medidas del tamaño real de los átomos y los iones, respectivamente. Un mismo elemento puede tener tanto radio atómico como radio iónico, e incluso puede tener varios de este último, dependiendo de las distintas valencias que puede asumir en los distintos compuestos químicos que forma.
A continuación, veremos a qué se refieren estos dos conceptos y en qué se diferencia uno del otro.
¿Qué es el radio atómico?
El radio atómico es una propiedad de los elementos químicos que se define como la mitad de la distancia media entre los núcleos de dos átomos iguales que están enlazados entre sí.
Es un concepto que nos proporciona una idea del tamaño de los átomos en su estado elemental. Sin embargo, se debe tener cuidado en no interpretar el radio atómico como prueba de que los átomos son esferas que poseen un radio definido. De hecho, los átomos están formados por un núcleo rodeado de una nube de electrones y esta nube, por lo general, es todo menos esférica; tampoco tiene fronteras bien definidas como lo sugieren la mayoría de ilustraciones que muestran una representación del radio atómico.
Dicho esto, no cabe duda de que hay átomos más grandes que otros y el concepto de radio atómico es muy útil para hacernos una idea de cuáles son más grandes y cuáles más pequeños.
¿Cómo se determina el radio atómico?
El radio atómico se puede obtener a partir de la estructura cristalina de los elementos en estado sólido. A su vez, la estructura cristalina se puede obtener a través de la técnica de difracción de rayos-X, neutrones o electrones, técnica por medio de la cual podemos encontrar cómo se empaquetan los átomos en la celda unitaria del cristal y cuáles son las dimensiones de dicha celda. Una vez resuelta la estructura y conocidas las posiciones de todos los átomos en la celda unitaria, se calcula el radio atómico como la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos adyacentes.
Factores que afectan al radio atómico
Hay muchos factores que afectan el radio atómico y que dan origen a la variación periódica de esta propiedad. El factor más importante es la carga nuclear efectiva, la cual no es más que la carga eléctrica real que sienten los electrones más externos como consecuencia del apantallamiento de los electrones más internos.
En vista de que a medida que nos movemos de izquierda a derecha a lo largo de un período de la tabla periódica la carga nuclear efectiva va aumentando, los electrones de valencia se sienten más atraídos al núcleo, por lo que la nube electrónica más externa se contrae. La consecuencia de esto es que el radio atómico disminuye.
Por otro lado, a medida que bajamos a lo largo de un grupo de la tabla pasamos de un nivel de energía a otro mayor, por lo que aumenta la distancia promedio entre los electrones y el núcleo. En consecuencia, el radio atómico aumenta de arriba abajo.
¿Qué es el radio iónico?
El radio iónico se define de una manera similar al radio atómico, con la salvedad de que en este caso se trata de la distancia existente entre los núcleos de dos iones monoatómicos, un catión y un anión. El radio iónico es la distancia que hay entre el núcleo de un ion y sus electrones más externos, es decir, sus electrones de valencia. A diferencia del radio atómico, el radio iónico no se puede calcular como la mitad de la distancia entre dos iones en un cristal, ya que los iones de igual carga no se enlazan entre sí sino con iones de carga opuesta. Sin embargo, la distancia total entre los núcleos de dos contraiones sí es la suma de ambos radios iónicos.
¿Cómo se determina el radio iónico?
El radio iónico se determina de la misma manera que los radios atómicos, es decir, a través de la forma y las dimensiones de la estructura cristalina de los sólidos iónicos. A su vez, esta estructura se puede obtener por medio de técnicas como la difracción de rayos-X, la difracción de neutrones y la de electrones, por nombrar algunas. Sin embargo, como no hay una manera directa de determinar el radio de un ion particular aislado, entonces lo mejor que se puede hacer es estimar el radio iónico de uno y por comparación hallar los de los demás iones con los que está asociado.
El radio iónico es más variable que el radio atómico, ya que la naturaleza del enlace iónico varía según los átomos que estén enlazados. Además, el enlace iónico nunca es 100% iónico y siempre tiene un carácter covalente variable, lo cual hace que el radio iónico varíe de un compuesto a otro. Así, cuando se reporta el valor del radio iónico de determinado ion, en realidad se trata de un promedio entre un gran número de determinaciones experimentales, razón por la cual los radios iónicos rara vez suman las dimensiones reales de la celda cristalina.
Factores que afectan al radio iónico
Además de también ser influenciado por la carga nuclear efectiva que sienten los electrones de valencia, el factor más determinante del radio iónico de un elemento es la carga del ion.
Los aniones, es decir, aquellos iones que poseen un exceso de electrones y que por lo tanto tienen una carga neta negativa, suelen tener un radio iónico mayor que los cationes de un número similar de electrones. Además, mientras mayor sea la carga que soporta el ion, mayor será el radio iónico para el mismo elemento.
Por otro lado, los iones con carga positiva, es decir los cationes, se forman por la pérdida de electrones del elemento neutro. Esto reduce la repulsión entre los electrones y aumenta la carga nuclear efectiva, por lo que la nube electrónica se contrae, dando lugar a un ion más pequeño. Mientras mayor es la carga del ion, más se puede contraer la nube electrónica, por lo que menor será el radio iónico.
Resumen de las diferencias entre radio atómico y el radio iónico
La siguiente tabla resume las diferencias más importantes entre los radios atómico y iónico en función de diferentes criterios:
| Criterio | Radio atómico | Radio iónico |
| Definición | La mitad de la distancia media entre dos núcleos atómicos enlazados en un elemento puro. | La distancia promedio entre el núcleo de un ion y sus electrones más externos o de valencia. |
| Sirve para | Estimar el tamaño de los átomos. | Estimar el tamaño de los iones. |
| Especie a la que aplica | Átomos neutros. | Iones tanto positivos como negativos y de distinta carga. |
| Determinación | Por medio de técnicas de difracción. Se calcula como la mitad de la distancia entre dos núcleos enlazados. | Por medio de técnicas de difracción. Se estima el radio de un ion y en función de él se determinan todos los demás por comparación. |
| Exactitud | Se puede determinar con buena exactitud. | No se puede determinar con buena exactitud. Solo se puede estimar. |
| Tendencia periódica | Disminuye a lo largo de un período y aumenta a lo largo de un grupo. | Disminuye con la carga positiva y aumenta con la carga negativa. Entre iones isoelectrónicos disminuye con el número atómico. |
| Variabilidad | Es un valor esencialmente fijo para cada elemento. | Varía para un mismo ion en función del contraión al que está unido en el compuesto iónico. |
Referencias
Chang, R. (2002). Fisicoquimica (1.a ed.). MCGRAW HILL EDDUCATION.
Chang, R. (2021). Quimica (11.a ed.). MCGRAW HILL EDDUCATION.
Educaplus.org. (2021). Propiedades de los elementos. http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/radio-atomico.html
Radio Atómico y Radio Iónico. (s. f.). Pura Química. https://es-puraquimica.weebly.com/radios-atomico-e-ionico.html
Término – Radio Iónico. (s. f.). EHU.EUS. http://www.ehu.eus/imacris/PIE05/web/terminos/RadioIonico.htm
