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Radios atómicos de Sc, Ti, Fe y Co

El radio atómico del Sc es $\pu{162pm}$ Ti es $\pu{147pm}$ , $\ce{Fe}$ es $\pu{126pm}$ y la de $\ce{Co}$ es $\pu{125pm}$ .

La configuración electrónica de $\ce{Fe}$ es $\ce{[Ar] 3d^6 4s^2}$ y la de $\ce{Co}$ es $\ce{[Ar] 3d^7 4s^2}$ . La diferencia en el número atómico, y por tanto la diferencia en el número de electrones 3d, es de 1. Por tanto, debido al apantallamiento, la carga extra se "cancela" y tienen casi los mismos radios.

La diferencia en número atómico y número de electrones 3d entre $\ce{Sc}$ y $\ce{Ti}$ también es el mismo - 1.

Entonces, quiero saber por qué hay una diferencia considerable entre los radios de Sc y Ti pero no entre los radios de Fe y Co.

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Silvio Levy Puntos 1946

Existen diferentes nociones de radio atómico; la que utilizas parece ser el radio metálico, que es la mitad de la distancia entre los vecinos más próximos en el metal. Esta noción es muy sensible al número de electrones por átomo que intervienen en el enlace. El escandio sólo tiene 3 electrones de valencia, mientras que el $\ce{Ti}$ tiene 4. Todos ellos participan, en cierta medida, en la "sopa de electrones" que mantiene unidos a los metales. No he podido averiguar exactamente hasta qué punto, pero es justo decir que los 4 electrones de valencia del Ti unen los núcleos con mucha más fuerza que los 3 del Ti. $\ce{Sc}$ . Como resultado, el $\ce{Ti}$ los átomos se acercan significativamente. (Una situación análoga es el radio covalente de $\ce{F2}$ de alrededor de $\pu{70 pm}$ frente a la de $\ce{O2}$ de alrededor de $\pu{60 pm}$ ; aunque el radio covalente tiende a disminuir a lo largo de un período, crece de $\ce{O}$ a $\ce{F}$ porque $\ce{F2}$ tiene un solo enlace mientras que $\ce{O2}$ tiene una doble).

A medida que se avanza en los metales de transición, la deslocalización de electrones d en el metal disminuye. Es decir, aunque hay más electrones d en $\ce{Co}$ que en $\ce{Fe}$ pero su eficacia para unir átomos no es mayor. Como resultado, la distancia entre vecinos (de ahí el radio metálico) es la misma para ambos.

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Rob Wells Puntos 361

La serie que has citado pertenece al conocido radio "metálico", y depende de la estructura cristalina del elemento, que cambia a lo largo de la fila. En resumen, usted citó la serie, que no es adecuado para la consideración de las tendencias aisladas.

De hecho, existen varios tipos de radios atómicos (covalentes con distinto valor para enlaces de distinto orden, radios de van-der-waals y radios de corte que dejan cierta cantidad de densidad electrónica en el interior del átomo). Cuando se comparan los radios atómicos en entornos comparables, se observan dos tendencias principales: crecimiento del tamaño atómico columna abajo en la tabla periódica porque se empaquetan más capas electrónicas en el mismo átomo, y contracción de los átomos hacia el final de la fila. Esto es un poco más difícil de explicar. Esencialmente, las capas electrónicas internas completadas aíslan las capas externas del núcleo, reduciendo la carga efectiva del núcleo que "siente" la capa externa. Así, al principio de la fila, los electrones exteriores sienten una carga efectiva de 1 alrededor de la cáscara completa, que ya es bastante grande, mientras que al final, los electrones exteriores sienten una carga efectiva de 8 alrededor de la cáscara interna compactada. Esto se complica aún más por el estado "mixto" de los electrones d, que están aislados del núcleo por las capas internas mucho más eficazmente que los electrones p- y especialmente s-, por lo que son activos en valencia en los elementos de transición, pero inactivos en valencia en los elementos p.

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