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Il raggio atomico e il raggio ionico sono due concetti simili ma non uguali. Entrambi sono misure della dimensione effettiva di atomi e ioni, rispettivamente. Uno stesso elemento può avere sia raggio atomico che raggio ionico, e può anche avere diversi di questi ultimi, a seconda delle diverse valenze che può assumere nei diversi composti chimici che forma.
Successivamente, vedremo a cosa si riferiscono questi due concetti e in che modo differiscono l’uno dall’altro.
Cos’è il raggio atomico?
Il raggio atomico è una proprietà degli elementi chimici definita come la metà della distanza media tra i nuclei di due atomi identici che sono legati insieme .
È un concetto che ci fornisce un’idea della dimensione degli atomi nel loro stato elementare. Tuttavia, bisogna fare attenzione a non interpretare il raggio atomico come prova che gli atomi sono sfere aventi un raggio definito. Gli atomi, infatti, sono costituiti da un nucleo circondato da una nube di elettroni e tale nube è generalmente tutt’altro che sferica; né ha confini netti come suggeriscono la maggior parte delle illustrazioni che mostrano una rappresentazione del raggio atomico.
Detto questo, non c’è dubbio che alcuni atomi siano più grandi di altri e il concetto di raggio atomico è molto utile per farsi un’idea di quali siano più grandi e quali più piccoli.
Come si determina il raggio atomico?
Il raggio atomico può essere ottenuto dalla struttura cristallina degli elementi allo stato solido. A sua volta, la struttura cristallina può essere ottenuta attraverso la tecnica della diffrazione di raggi X, di neutroni o di elettroni, tecnica attraverso la quale possiamo trovare come gli atomi sono impacchettati nella cella unitaria del cristallo e quali sono le dimensioni di detta cella. Una volta risolta la struttura e note le posizioni di tutti gli atomi nella cella unitaria, il raggio atomico viene calcolato come metà della distanza tra i nuclei di due atomi adiacenti.
Fattori che influenzano il raggio atomico
Ci sono molti fattori che influenzano il raggio atomico e danno origine alla variazione periodica di questa proprietà. Il fattore più importante è l’effettiva carica nucleare, che non è altro che l’effettiva carica elettrica percepita dagli elettroni più esterni come risultato della schermatura degli elettroni più interni.
Poiché mentre ci spostiamo da sinistra a destra lungo un periodo della tavola periodica, la carica nucleare effettiva aumenta, gli elettroni di valenza sono più attratti dal nucleo, quindi la nuvola di elettroni più esterna diventa più piccola. La conseguenza di ciò è che il raggio atomico diminuisce.
Viceversa, scendendo di un gruppo nella tabella si passa da un livello energetico a uno superiore, quindi la distanza media tra gli elettroni e il nucleo aumenta. Di conseguenza, il raggio atomico aumenta dall’alto verso il basso.
Cos’è il raggio ionico?
Il raggio ionico è definito in modo simile al raggio atomico, tranne che in questo caso è la distanza tra i nuclei di due ioni monoatomici, un catione e un anione. Il raggio ionico è la distanza tra il nucleo di uno ione e i suoi elettroni più esterni, cioè i suoi elettroni di valenza . A differenza del raggio atomico, il raggio ionico non può essere calcolato come la metà della distanza tra due ioni in un cristallo, poiché gli ioni della stessa carica non si legano tra loro ma con ioni di carica opposta. Tuttavia, la distanza totale tra i nuclei di due controioni è la somma di entrambi i raggi ionici.
Come si determina il raggio ionico?
Il raggio ionico è determinato allo stesso modo dei raggi atomici, cioè attraverso la forma e le dimensioni della struttura cristallina dei solidi ionici. A sua volta, questa struttura può essere ottenuta attraverso tecniche come la diffrazione di raggi X, la diffrazione di neutroni e la diffrazione di elettroni, solo per citarne alcune. Tuttavia, poiché non esiste un modo diretto per determinare il raggio di un particolare ione isolato, la cosa migliore da fare è stimare il raggio ionico di uno e per confronto trovare quelli degli altri ioni a cui è associato.
Il raggio ionico è più variabile del raggio atomico, poiché la natura del legame ionico varia a seconda degli atomi che sono legati. Inoltre, il legame ionico non è mai ionico al 100% e ha sempre un carattere covalente variabile, che fa variare il raggio ionico da un composto all’altro. Così, quando viene riportato il valore del raggio ionico di un certo ione, esso è in realtà una media tra un gran numero di determinazioni sperimentali, ragion per cui i raggi ionici raramente si sommano alle effettive dimensioni della cella cristallina.
Fattori che influenzano il raggio ionico
Oltre ad essere influenzato anche dalla carica nucleare effettiva percepita dagli elettroni di valenza, il fattore più determinante del raggio ionico di un elemento è la carica sullo ione.
Gli anioni, cioè quegli ioni che hanno un eccesso di elettroni e quindi hanno una carica netta negativa, di solito hanno un raggio ionico maggiore rispetto ai cationi con un numero simile di elettroni. Inoltre, maggiore è la carica portata dallo ione, maggiore è il raggio ionico per lo stesso elemento.
D’altra parte, gli ioni caricati positivamente, cioè i cationi, sono formati dalla perdita di elettroni dall’elemento neutro. Ciò riduce la repulsione tra gli elettroni e aumenta la carica nucleare effettiva, quindi la nuvola di elettroni si contrae, dando origine a uno ione più piccolo. Maggiore è la carica sullo ione, più la nuvola di elettroni può contrarsi, quindi minore è il raggio ionico.
Riassunto delle differenze tra raggio atomico e raggio ionico
La tabella seguente riassume le differenze più importanti tra i raggi atomici e ionici in base a diversi criteri:
| Criterio | Radio atomica | raggio ionico |
| Definizione | Metà della distanza media tra due nuclei atomici legati in un elemento puro. | La distanza media tra il nucleo di uno ione e i suoi elettroni più esterni, o di valenza. |
| serve per | Stimare la dimensione degli atomi. | Stimare la dimensione degli ioni. |
| Specie a cui si applica | Atomi neutri. | Ioni sia positivi che negativi e di diversa carica. |
| Determinazione | Attraverso tecniche di diffrazione. È calcolato come metà della distanza tra due nuclei collegati. | Attraverso tecniche di diffrazione. Si stima il raggio di uno ione e in base ad esso si determinano per confronto tutti gli altri. |
| Precisione | Può essere determinato con buona precisione. | Non può essere determinato con buona precisione. Si può solo stimare. |
| andamento periodico | Diminuisce in un periodo e aumenta in un gruppo. | Diminuisce con carica positiva e aumenta con carica negativa. Tra gli ioni isoelettronici diminuisce con il numero atomico. |
| Variabilità | È un valore essenzialmente fisso per ogni elemento. | Varia per lo stesso ione a seconda del controione a cui è legato nel composto ionico. |
Riferimenti
Chang, R. (2002). Fisicochimica (1a ed .). EDUCAZIONE DELLA COLLINA DI MCGRAW.
Chang, R. (2021). Chimica (11a ed .). EDUCAZIONE DELLA COLLINA DI MCGRAW.
Educaplus.org. (2021). Proprietà dell’elemento . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/radio-atomico.html
Raggio atomico e raggio ionico . (nd). Chimica pura. https://es-puraquimica.weebly.com/radios-atomico-e-ionico.html
Termine – Raggio ionico . (nd). EHU.EUS. http://www.ehu.eus/imacris/PIE05/web/terminos/RadioIonico.htm
