Периодическая таблица со значениями атомного радиуса

Как измеряют атомный радиус

У атома нет чёткой границы, поэтому его радиус вычисляют по расстоянию между соседними атомами. Значения на этой странице — радиусы Ван-дер-Ваальса из PubChem: половина расстояния между ядрами двух атомов одного элемента, которые соприкасаются, не будучи химически связанными, например атомов в соседних молекулах.

Один пикометр — это одна триллионная доля метра (10⁻¹² м), а 100 pm равны 1 ангстрему. В других книгах могут приводить ковалентные или металлические радиусы, которые измеряют между связанными атомами и которые получаются меньше, поэтому сравнивайте значения только из одного источника. В каждой клетке радиус указан в pm, а у элементов начиная с фермия, для которых значение неизвестно, стоит прочерк.

Закономерность вдоль периодов и вниз по группам

Вниз по группе атомы становятся больше, потому что каждый новый период добавляет электронную оболочку, расположенную дальше от ядра. Хорошо это видно на щелочных металлах: у лития 182 pm, у натрия 227 pm, у калия 275 pm.

Вдоль периода атомы обычно становятся меньше. Каждый шаг вправо добавляет в ядро протон, но новый электрон попадает на ту же внешнюю оболочку, где почти не экранирует остальные. Более сильный эффективный заряд ядра стягивает всё электронное облако внутрь, поэтому натрий, 227 pm, гораздо больше хлора, 175 pm, стоящего на другом конце периода 3.

Исключения в этих данных

Радиусы Ван-дер-Ваальса получают по контактам атомов в реальных твёрдых телах, жидкостях и газах, поэтому закономерность вдоль периода не вполне гладкая. Бор указан как больший, чем бериллий, кремний — как больший, чем алюминий, а каждый благородный газ — как больший, чем соседний галоген. Значения для переходных металлов тоже нерегулярны.

Разбор примера: натрий и калий

Калий (275 pm) больше натрия (227 pm), потому что его внешний электрон находится на четвёртой оболочке вместо третьей, дальше от ядра и лучше экранирован внутренними электронами. Этот электрон легче оторвать, поэтому калий реагирует с водой бурнее, чем натрий. Та же связь проявляется и в его более низкой первой энергии ионизации: 4,341 эВ против 5,139 эВ у натрия.

Атомы меняют размер и при образовании ионов. Положительные ионы меньше своих атомов, потому что теряют электроны, часто целую оболочку, а отрицательные ионы больше, потому что лишние электроны отталкиваются друг от друга.