Radi atòmic

El radi atòmic és la meitat de la distància entre els nuclis dels àtoms veïns idèntics en la forma sòlida d'un element.

Segons la visió de la mecànica quàntica, els àtoms no tenen cap forma o grandària rígida i, per tant, la qüestió del radi atòmic senzillament no es planteja en el sentit veritable del terme. No obstant això, l'experiència química suggereix que els àtoms tenen una grandària efectiva, ja que no poden acostar-se més enllà d'una certa distància límit sota la influència de les forces que intervenen en les interaccions químiques. La determinació dels radis atòmics, basada en el model d'aproximació que l'àtom té forma d'esfera indeformable (esfera rígida), té una història que es remunta al treball del físic britànic W. Lawrence Bragg (1890-1971), a la dècada de 1920,^[2] i al treball de l'estatunidenc John C. Slater (1900-1976) el 1964.^[3][4] A partir d'aquest model, els cristal·lògrafs han publicat sèries de radis atòmics amb l'única finalitat de reproduir la distància mínima de separació entre àtoms i ions en xarxes cristal·lines. Investigadors primerencs com el suís Victor M. Goldschmidt (1888-1947), els estatunidencs Linus C. Pauling (1901-1994) i William H. Zachariasen (1806-1880) i el britànic W. Lawrence Bragg observaren una aproximació additiva dels radis atòmics. No obstant això, la distància entre àtoms depèn del tipus de cristall, la seva modificació al·lotròpica, el nombre de coordinació, la temperatura, etc.^[4]

El valor dels radis atòmics depèn del tipus d'enllaç químic en què estan involucrats els àtoms (enllaç metàl·lic, iònic o covalent). Quan els àtoms veïns no són similars, com en el cas del clorur de sodi ${\displaystyle {\ce {NaCl}}}$, una part de la distància observada entre els àtoms s'atribueix a un tipus d'àtom i la resta a l'altre tipus. El radi dels àtoms de sodi units en un tros de metall de sodi és més gran que el radi del sodi en el compost clorur de sodi. En el clorur de sodi, cada àtom de sodi ha perdut un electró per convertir-se en un catió de sodi de càrrega positiva ${\displaystyle {\ce {Na+}}}$. D'altra banda, cada àtom de clor ha guanyat un electró per convertir-se en un anió clorur de càrrega negativa ${\displaystyle {\ce {Cl-}}}$. El radi del clor és gairebé el doble que el radi d'un àtom de clor neutre. En aquests casos es parla de radis iònics. L'enllaç entre el parell d'àtoms de clor en una molècula de diclor ${\displaystyle {\ce {Cl2}}}$ i entre els àtoms de carboni en el diamant són exemples d'enllaços covalents. En aquests i altres casos similars, el radi atòmic es designa com a radi covalent.^[5]

Per altra banda, emprant la mecànica quàntica es poden fer càlculs teòrics per determinar el radi atòmic. En aquest cas, el químic canadenc Russell J. Boyd (1945) establí el 1977 que l'esfera de l'àtom es pot considerar que acaba quan la densitat electrònica disminueix fins a 0,001 electrons/${\displaystyle a_{0}^{3}}$, on ${\displaystyle a_{0}}$ és el radi de Bohr, i que equival a 0,675 electrons/nm³. Els resultats obtinguts són semblants als radis de van der Waals (la meitat de la mínima distància que separa els nuclis de dos àtoms adjacents no enllaçats.) calculats experimentalment.^[6][7]