Raggio atomico di ioni

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longosamuel

2017-09-18 13:19

Buongiorno a tutti  Rolleyes

Sto studiando le proprietà periodiche e due dubbi sul raggio atomico.

1) L'aumento di raggio da un periodo all'altro, nello stesso gruppo, è decrescente partendo dal primo periodo giusto? Perchè se r è proporzionale a n^2/(Z-s), avendo io notato che n^2 non è mai superiore a (Z-s) se non nel 2 periodo, e comunque la differenza tra i due fattori tende ad aumentare, e cioè il rapporto tende a 0 (ipotizzando che si possa andare avanti all'infinito). Ha senso il mio ragionamento?

2) (dubbio più importante) come mai un catione ha raggio atomico minore a quello dell'atomo neutro? Voglio dire: prendiamo Ca; ha configurazione esterna 4s2. Se allontano un elettrone (Ca-) gli orbitali coinvolti rimangono gli stessi, ed essendo le dimensioni dell'atomo dipendenti dal tipo di orbitale, nonchè da n, non dovrebbe cambiare il raggio anche togliendo un elettrone. Posso capire che la cosa funzioni con Na, che ha 3s1, infatti togliendo quell'elettrone esterno l'orbitale 3s non viene più coinvolto e quindi il raggio diminuisce, ma nel caso di Ca, anche togliendo un elettrone dall'orbitale 4s, ne rimarrebbe uno, e l'orbitale resterebbe coinvolto.

Ne deduco che in realtà il raggio atomico di uno ione varia per un altro motivo, a meno che non abbia sbagliato qualcosa nel mio ragionamento. Nel primo caso qual'è questo motivo? E nel secondo, dov'è l'errore?

Grazie,

Samuel

Vicia

2017-09-18 15:40

1)Il raggio atomico è decrescente lungo il periodo perchè siamo in aumento della carica nucleare. Ciò comporta una maggiore attrazione degli elettroni di valenza e dunque una maggiore contrazione del volume che comporta quindi una diminizione del volume atomico e anche in termini di raggio atomico.

2) Dipende sempre della carica, il catione ha una o più cariche positive quindi minore attrazione tra gli elettroni di valenza dovuta dalla presenza del protone in più.

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longosamuel

2017-09-18 16:10

Vicia ha scritto:

1)Il raggio atomico è decrescente lungo il periodo perchè siamo in aumento della carica nucleare. Ciò comporta una maggiore attrazione degli elettroni di valenza e dunque una maggiore contrazione del volume che comporta quindi una diminizione del volume atomico e anche in termini di raggio atomico.

2) Dipende sempre della carica, il catione ha una o più cariche positive quindi minore attrazione tra gli elettroni di valenza dovuta dalla presenza del protone in più.

Grazie della risposta. 

Evidentemente ho una lacuna di fisica. 

Non capisco per quale motivo se tolgo un elettrone, gli altri subiscono una maggiore attrazione. Cioè, se i protoni sono 7, ogni elettrone non dovrebbe sentire l'attrazione di 7 protoni? È come se, avvicinando la carica A alla carica B, la stessa carica A si "scarichi"? Purtroppo non riesco a spiegarmi bene... 

Prendo tre cariche di uguale intensità: due + e una -.

Le metto a formare un triangolo equilatero. 

Ogni carica positiva sente l'attrazione di una carica negativa o di mezza carica negativa? Cioè l'attrazione e inversamente proporzionale al numero di cariche dello stesso segno?

Vicia

2017-09-18 19:34

Umh..

Quando hai un catione implica che hai un protone in più rispetto gli elettroni. Quindi se hai 6 protoni allora hai 5 elettroni. Qui non c'entrano le lacune o meno di fisica, è questione di capire teoricamente che cosa succede.

Hai affrontato il concetto di energia di ionizzazzione e l'affinità elettronica? La prima è in riferimento all'energia necessaria a spezzare un legame(se molecola) o se parliamo di atomo quindi allontanando, a distanza infinita un elettrone dall'atomo(o molecola in questione) comportando così la creazione di un catione. L'affinità elettronica invece è la tendenza di un atomo ad attirare a se un elettrone e quindi caricandolo negativamente e creando un anione.

Non so se così ti ho risposto alla domanda

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longosamuel

2017-09-18 20:05

Vicia ha scritto:

Umh.. Quando hai un catione implica che hai un protone in più rispetto gli elettroni. Quindi se hai 6 protoni allora hai 5 elettroni. Qui non c'entrano le lacune o meno di fisica, è questione di capire teoricamente che cosa succede. Hai affrontato il concetto di energia di ionizzazzione e l'affinità elettronica? La prima è in riferimento all'energia necessaria a spezzare un legame(se molecola) o se parliamo di atomo quindi allontanando, a distanza infinita un elettrone dall'atomo(o molecola in questione) comportando così la creazione di un catione. L'affinità elettronica invece è la tendenza di un atomo ad attirare a se un elettrone e quindi caricandolo negativamente e creando un anione. Non so se così ti ho risposto alla domanda

Conosco quelle proprietà, ma non credo sia quello il mio problema, purtroppo non riesco a spiegarmi adeguatamente.  Allora; tu mi hai detto che togliendo un elettrone, l'attrazione da parte del nucleo aumenta perchè "c'è un protone in più" (ovviamente sappiamo che c'è un elettrone in meno, ma è per capirci). Prendiamo un atomo a caso: Al (13). Ci sono 13 elettroni e 13 protoni. Ogni elettrone risente dell'attrazione di TUTTO il nucleo, quindi di ben 13 protoni; mettiamo che la forza esercitata da 13 protoni alla distanza a cui si trovano gli elettroni esterni sia uguale a x. Io ho visto che l'attrazione di una carica positiva (linee uscenti) si propaga in tutte le direzioni, per questo dico che tutti e 3 gli elettroni esterni subiscono l'attrazione del nucleo intero. Quindi abbiamo tre elettroni esterni: a, b e c. L'elettrone a risente l'attrazione di 13 protoni, b lo stesso e c pure. Se io in qualche modo allontano, mettiamo, c, l'attrazione non aumenta, ovvero a e b risentono comunque l'attrazione di 13 protoni. Questo è quello che penso, potrebbe essere quì l'errore. Quindi sono rimasto perplesso quando mi hai detto che andando via un elettrone l'attrazione degli elettroni da parte del nucleo aumenta, perchè in realtà non vengono aggiunti protoni e la carica esercitata da 13 protoni rimane comunque una carica esercitata da 13 protoni, a prescindere che siano attratti 2 o 3 elettroni (nel caso di Al). Allora mi è venuto il dubbio che non fosse come penso io, cioè che se ho 13 elettroni totali, ognuno di essi risente solo di una parte dell'attrazione del nucleo, una frazione. Ovviamente gli elettroni più vicini sentiranno di più, ma alla fine la somma di queste 13 frazioni mi deve dare la carica totale del nucleo. A questo punto ha senso il fatto che, andando via un elettrone, l'attrazione "assorbita" da esso venga ripartita in maniera, credo, uguale sugli altri due, che quindi sono portati ad avvicinarsi, nonchè a diminuire il raggio dell'atomo. Se tutto questo ragionamento ha senso, allora mi vengono a crollare altri pilastri, ma per adesso vorrei limitarmi a capire questo e soprattutto se vale il primo o il secondo ragionamento che ho fatto. Mi scuso per la complessità e la poca chiarezza. Samuel

Vicia

2017-09-19 13:18

Vicia ha scritto:

1)Il raggio atomico è decrescente lungo il periodo perchè siamo in aumento della carica nucleare. Ciò comporta una maggiore attrazione degli elettroni di valenza e dunque una maggiore contrazione del volume che comporta quindi una diminizione del volume atomico e anche in termini di raggio atomico.

2) Dipende sempre della carica, il catione ha una o più cariche positive quindi minore attrazione tra gli elettroni di valenza dovuta dalla presenza del protone in più.

Ma io non ho detto che togliendo un elettrone aumenta l'attrazione, rileggi.

Quando parliamo di raggio atomico, l'attrazione nucleare cresce lungo il periodo perchè hai un numero maggiore di elettroni nello strato di valenza. Questo numero maggiore di elettroni comporta una maggiore attrazione tra quest'ultimi e quindi si ha la contrazione del volume e un minore raggio atomico.

Quando parliamo di raggio atomico di un catione tu hai una minore attrazione perchè hai una carica positiva in più rispetto quella negativa e quindi l'attrazione risentita tra gli elettroni di valenza è minore.

Non so se mi spiego

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longosamuel

2017-09-19 13:24

Vicia ha scritto:

Ma io non ho detto che togliendo un elettrone aumenta l'attrazione, rileggi.

Quando parliamo di raggio atomico, l'attrazione nucleare cresce lungo il periodo perchè hai un numero maggiore di elettroni nello strato di valenza. Questo numero maggiore di elettroni comporta una maggiore attrazione tra quest'ultimi e quindi si ha la contrazione del volume e un minore raggio atomico.

Quando parliamo di raggio atomico di un catione tu hai una minore attrazione perchè hai una carica positiva in più rispetto quella negativa e quindi l'attrazione risentita tra gli elettroni di valenza è minore.

Non so se mi spiego

Forse mi sono perso un pezzo ahahah. 

Gli elettroni di valenza risentono di un'attrazione reciproca?

Guglie95

2017-09-19 13:27

Vicia mi pare tu sia molto confuso.

"Quando parliamo di raggio atomico di un catione tu hai una minore attrazione perchè hai una carica positiva in più rispetto quella negativa e quindi l'attrazione risentita tra gli elettroni di valenza è minore" --> quest'affermazione è assolutamente errata, i cationi di un determinato atomo, tanto più la loro carica è positiva, tanto più saranno piccoli, questo perchè gli elettroni, essendo in minoranza, saranno più attratti del nucleo di carica positiva! (le cariche opposte si attraggono).

longosamuel

2017-09-19 13:40

Guglie95 ha scritto:

Vicia mi pare tu sia molto confuso.

"Quando parliamo di raggio atomico di un catione tu hai una minore attrazione perchè hai una carica positiva in più rispetto quella negativa e quindi l'attrazione risentita tra gli elettroni di valenza è minore" --> quest'affermazione è assolutamente errata, i cationi di un determinato atomo, tanto più la loro carica è positiva, tanto più saranno piccoli, questo perchè gli elettroni, essendo in minoranza, saranno più attratti del nucleo di carica positiva! (le cariche opposte si attraggono).

Grazie della risposta, 

Però non sapevo che l'attrazione che un elettrone sente verso il nucleo dipenda da quanti elettroni sono attratti dalla stessa carica (nuvola di carica nel caso del nucleo). Se io ad un magnete attacco una sfera di ferro, la forza che li tiene uniti è maggiore della forza che li terrebbe uniti se al magnete attaccassi un'ulteriore sfera di ferro? Se è così, allora il legame ionico di NaCl è 1/6 il legame che terrebbe uniti uno ione Na+ e uno ione Cl-,  o no?

Vicia

2017-09-19 14:03

Guglie95 ha scritto:

Vicia mi pare tu sia molto confuso.

"Quando parliamo di raggio atomico di un catione tu hai una minore attrazione perchè hai una carica positiva in più rispetto quella negativa e quindi l'attrazione risentita tra gli elettroni di valenza è minore" --> quest'affermazione è assolutamente errata, i cationi di un determinato atomo, tanto più la loro carica è positiva, tanto più saranno piccoli, questo perchè gli elettroni, essendo in minoranza, saranno più attratti del nucleo di carica positiva! (le cariche opposte si attraggono).

Si certo, errore mio. Scusate

Comunque confusa*