¿Por qué la diferencia entre los radios atómicos del Na y el K es mayor que la del Rb y el Cs?

Question

Soy consciente de que esta pregunta ya se ha formulado aquí: ¿Por qué la "brecha" entre los radios atómicos se reduce en la tabla periódica? .

Sin embargo, me preguntaba si hay una manera de responder a esta pregunta utilizando simples tendencias periódicas en lugar de una fórmula para calcular el radio atómico.

Dado que entre el Rb y el Cs no sólo hay un bloque s y p, sino también un bloque d, ¿no sería mayor el aumento de blindaje entre el Rb y el Cs que el del Na y el K? Por lo tanto, ¿no deberían tener el Rb y el Cs una mayor diferencia de radios atómicos?

Me hicieron esta pregunta en mi clase de química mientras aprendía sobre tendencias periódicas, y aparentemente también apareció en el examen AP de 1993, por lo que pensaría que este problema podría explicarse utilizando tendencias periódicas simples.

Answer 1

Los orbitales electrónicos no tienen tamaños fijos. Un orbital determinado se reducirá debido a una mayor carga nuclear a medida que se añadan más protones al núcleo. Pasar de $\ce{Rb}$ a $\ce{Cs}$ estás añadiendo más orbitales que cuando pasas de $\ce{Na}$ a $\ce{K}$ . Pero también estás añadiendo más protones de contracción orbital al núcleo.

El efecto de encogimiento de cada orbital con más protones se hace más fuerte a medida que pasamos a átomos más pesados, cuando entran en juego los efectos relativistas. Dicho en términos muy aproximados: cuando se resuelve la ecuación de Schroedinger para las funciones de onda electrónicas, el tamaño del orbital disminuiría si se aumentara la masa del electrón. En la mecánica cuántica no relativista esto no ocurre, pero en la mecánica relativista la energía necesaria para apretar las funciones de onda (que en este caso proviene de la atracción electrostática) actúa como masa, y por tanto permite una contracción aún mayor. En el caso de los metales alcalinotérreos, casi no hay cambios al pasar de $\ce{Ba}$ a $\ce{Ra}$ . Ver https://periodictablegroups.wordpress.com/alkaline-earth-metals-2/ .