Tableau périodique avec les valeurs de rayon atomique

Comment le rayon atomique est mesuré

Un atome n’a pas de bord net, son rayon est donc déduit de la distance entre atomes voisins. Les valeurs de cette page sont des rayons de van der Waals provenant de PubChem : la moitié de la distance entre les noyaux de deux atomes du même élément qui se touchent sans être liés chimiquement, comme des atomes de molécules voisines.

Un picomètre est un millième de milliardième de mètre (10⁻¹² m), et 100 pm égalent 1 angström. D’autres ouvrages peuvent indiquer des rayons covalents ou métalliques, qui sont mesurés entre atomes liés et sont plus petits, donc ne comparez que des valeurs issues de la même source. Chaque case indique le rayon en pm, et les éléments à partir du fermium, sans valeur connue, affichent un tiret.

La tendance le long des périodes et dans les groupes

En descendant dans un groupe, les atomes grossissent parce que chaque nouvelle période ajoute une couche électronique plus éloignée du noyau. Les métaux alcalins le montrent clairement : le lithium mesure 182 pm, le sodium 227 pm et le potassium 275 pm.

Le long d’une période, les atomes deviennent généralement plus petits. Chaque pas vers la droite ajoute un proton au noyau, mais le nouvel électron rejoint la même couche externe, où il écrante peu les autres. La charge nucléaire effective plus forte attire tout le nuage électronique vers l’intérieur, si bien que le sodium, avec 227 pm, est beaucoup plus gros que le chlore, avec 175 pm, à l’autre extrémité de la période 3.

Exceptions dans ces données

Les rayons de van der Waals proviennent de contacts entre atomes dans de vrais solides, liquides et gaz, donc la tendance le long d’une période n’est pas parfaitement régulière. Le bore est indiqué comme plus gros que le béryllium, le silicium comme plus gros que l’aluminium, et chaque gaz noble comme plus gros que l’halogène voisin. Les valeurs des métaux de transition sont elles aussi irrégulières.

Exemple résolu : le sodium et le potassium

Le potassium (275 pm) est plus gros que le sodium (227 pm) parce que son électron externe se trouve dans la quatrième couche au lieu de la troisième, plus loin du noyau et mieux écranté par les électrons internes. Cet électron est plus facile à arracher, ce qui explique pourquoi le potassium réagit plus violemment avec l’eau que le sodium. Le même lien apparaît dans sa première énergie d’ionisation plus basse : 4,341 eV, contre 5,139 eV pour le sodium.

Les atomes changent aussi de taille lorsqu’ils forment des ions. Les ions positifs sont plus petits que leurs atomes, parce qu’ils perdent des électrons, souvent toute une couche, tandis que les ions négatifs sont plus gros, parce que les électrons supplémentaires se repoussent.