Raggio atomico

Il raggio è una nozione con un gran numero di significati secondo il contesto. Può essere il segmento che collega la circonferenza di un cerchio al suo centro, un osso del corpo umano, il raggio di una ruota, l'apparato che capta le onde radio e le trasforma in suono, o un elemento chimico.

Atomico, invece, è l'aggettivo che qualifica ciò che è legato a un atomo (la più piccola quantità di un elemento chimico che è indivisibile e ha un'esistenza propria).

Tutto ciò premesso, possiamo introdurre il concetto di raggio atomico. Questa nozione si riferisce alla metà della distanza tra i nuclei di due atomi che sono adiacenti e legati da un legame covalente, o la distanza tra l'orbitale più esterno di uno e il nucleo dell'altro.

Il concetto di orbitale atomico è definito come una particolare soluzione determinata, indipendente dal tempo e dallo spazio dell'equazione di Schrödinger per un elettrone sottoposto ad un potenziale Coulombiano. Vediamo più in dettaglio i tre concetti complementari in questo paragrafo:

* la soluzione particolare, o completa, è un caso dell'equazione alla derivata parziale (PDE) che ha lo stesso numero di variabili indipendenti come costanti arbitrarie. La PDE è l'equazione che ha come incognite funzioni di diverse variabili, con la particolarità di includere nell'equazione le derivate di queste funzioni;

* l'equazione di Schrödinger fu creata da un fisico austriaco con lo stesso nome all'inizio del XX secolo e viene usata per descrivere l'evoluzione temporale di una particella di massa non relativistica. In meccanica quantistica, dove gioca un ruolo fondamentale, permette di associare le particelle microscopiche alla Seconda Legge di Newton, nota anche come Legge Fondamentale della Dinamica, che definisce che la variazione del moto avviene in proporzione alla forza motrice impressa e secondo la retta su cui questa forza è orientata;

* il potenziale di Coulomb fa parte della legge omonima, che, tra le altre cose, mette in relazione le forze elettriche di due cariche proporzionalmente al prodotto della grandezza di queste cariche. Il potenziale di Coulomb è una funzione scalare applicata per facilitare l'uso di espressioni vettoriali che coinvolgono cariche elettriche e campi di forza.

Attraverso il raggio atomico, si può calcolare la dimensione dell'atomo in questione; la dimensione degli atomi, d'altra parte, influenza i cambiamenti di stato, la densità e altre proprietà come i punti di fusione e di ebollizione.

La forza di attrazione esercitata dal nucleo sugli elettroni determina il raggio atomico. All'aumentare della carica effettiva, il legame tra il nucleo e gli atomi diventa più forte e, quindi, il raggio atomico diventa più piccolo. Al contrario, quando la carica diminuisce, il raggio atomico aumenta.

Se guardi la tavola periodica, noterai che gli elementi hanno raggi atomici più grandi man mano che ti sposti verso il basso e verso sinistra. Questo perché il raggio atomico aumenta man mano che si scende di periodo, mentre diminuisce man mano che si sale di gruppo.

È importante notare che è possibile distinguere tra raggi atomici covalenti (quando i nuclei sono a una distanza pari alla somma dei loro raggi covalenti) e raggi atomici metallici (quando il raggio atomico rappresenta la metà del segmento che può essere tracciato tra ogni nucleo nei cristalli metallici). Nonostante questa classificazione, il primo caso è quello più utilizzato.