¿Por qué el ion de berilio 2+ tiene un radio más grande que un átomo de helio?

Question

$\ce{Be^2+}$ tiene un radio iónico de $\pu{45 pm}$, mientras que $\ce{He}$ tiene un radio de solo $\pu{31 pm}$. Si son isoelectrónicos (ambos tienen dos electrones en el orbital $\mathrm{1p}$), y $\ce{Be}$ tiene más protones para atraerlos, ¿por qué $\ce{Be^2+}$ no tiene un radio más pequeño?

Answer 1

Estás mezclando manzanas con naranjas. O, para ser más preciso, un radio iónico para $\ce{Be^2+}$ con número de coordinación (C.N.) 6 y radio de van der Waals de $\ce{He}$. Para aclararlo, recopilé datos de radios de van der Waals y covalentes [1, p. 9-58] así como radios iónicos [1, p. 12-13]:

$$ \begin{array}{lccccc} \hline \text{Elemento} & R_\mathrm{vdW}/\pu{Å} & R_\mathrm{cov}/\pu{Å} & \text{Ion} & \text{C.N.} & R_\mathrm{i}/\pu{Å} \\ \hline \ce{Be} & 1.52 & 0.99 & \ce{Be^2+} & 4 & 0.27 \\ & & & & 6 & 0.45 \\ \ce{He} & 1.40 & 0.37 & & & \\ \hline \end{array} $$

Aparentemente, no hay radios iónicos experimentales para el helio para comparar ya que el helio, bueno, representa uno de los elementos más no reactivos. Además, todos los radios establecidos se determinan utilizando varios métodos y no se pueden comparar directamente. De la introducción [1. p. 9-58]:

Existen muchas escalas de radios de van der Waals, pero no son totalmente consistentes entre sí. Los radios de van der Waals determinados por Bondi [...] a partir de datos de difracción de rayos X, densidades cristalinas, secciones transversales de colisión cinética del gas, densidades críticas y propiedades en estado líquido son los valores más utilizados. [...]

Los radios covalentes tabulados aquí son recomendaciones para enlaces covalentes simples, y se basan en una evaluación exhaustiva de datos experimentales [...].

Los radios iónicos se estiman en primer lugar a partir de los datos de estructura cristalina experimentales, promediados y complementados por cálculos empíricos y teóricos (extrapolaciones, por ejemplo, utilizando el método de Zachariasen).

Referencias

1. Haynes, W. M.; Lide, D. R.; Bruno, T. J. CRC Handbook of Chemistry and Physics: A Ready-Reference Book of Chemical and Physical Data.; 2017; Vol. 97. ISBN 978-1-4987-5429-3.