Tendencia: radio atómico

Un átomo de cesio tiene unas dos veces y media el radio de un átomo de flúor: 343 pm frente a 135 pm en PubChem.

Un átomo no tiene un borde duro, porque sus electrones se van diluyendo poco a poco, como la niebla. Aun así, los químicos necesitan un tamaño, así que lo definen según cuánto se acercan los átomos entre sí. El modelo usa el radio de van der Waals de PubChem: la mitad de la distancia entre dos átomos que se tocan sin enlazarse. Activa «Altura: Radio atómico» y la tabla se convierte en un paisaje. La cordillera más alta está en el extremo izquierdo, abajo, y el terreno más bajo está arriba a la derecha.

Al bajar por un grupo: más grande

Al bajar por un grupo, cada elemento tiene una capa de electrones más que el de arriba. Una capa nueva queda más lejos del núcleo, así que el átomo se agranda. En el grupo 1, los valores de PubChem suben del litio con 182 pm al sodio con 227 pm, el potasio con 275 pm y el cesio con 343 pm. Un picómetro es una billonésima de metro, así que incluso el cesio, el átomo estable más grande, tiene un radio de apenas un tercio de nanómetro.

A lo largo de un periodo: más pequeño

Esto sorprende a casi todo el mundo. Al avanzar de izquierda a derecha por un periodo, cada átomo tiene más protones y más electrones que el anterior, y sin embargo los átomos se achican. La razón es que los electrones nuevos van todos a la misma capa externa, mientras el núcleo gana carga positiva. Los electrones de una misma capa se apantallan mal entre sí frente al núcleo, así que los electrones externos sienten una atracción cada vez más fuerte y se acercan más. En el periodo 2 el radio baja del litio con 182 pm al flúor con 135 pm.

La atracción que siente de verdad un electrón externo se llama carga nuclear efectiva. Es la carga del núcleo menos la parte que cancelan los electrones internos. A lo largo de un periodo sube de forma constante. Al bajar por un grupo cambia mucho menos, porque los protones extra se compensan con una capa extra de electrones que apantallan, y gana el efecto de la distancia.

Leer el modelo con honestidad

Los datos reales son más irregulares que la regla del libro de texto. Los gases nobles tienen radios de van der Waals más grandes que sus vecinos, porque se miden como átomos que se tocan y nunca se enlazan, mientras que otros radios de la misma tabla vienen de cristales enlazados. Los metales de transición cambian muy poco a lo largo del bloque d. La tendencia es más marcada en los bloques s y p. Las fichas de los elementos sintéticos más pesados quedan grises y planas, porque nadie ha medido su tamaño.

El tamaño importa en química. Un átomo grande sujeta sus electrones externos con poca fuerza, así que los átomos metálicos grandes como el cesio los ceden con facilidad. Un átomo pequeño como el flúor sujeta sus electrones con fuerza y además atrae los electrones de otros átomos. El radio es la primera de las tendencias, y la siguiente unidad, sobre la electronegatividad, se desprende de ella.

Los átomos cambian de tamaño cuando se convierten en iones. Un átomo de sodio que pierde su único electrón externo también pierde toda su tercera capa, así que el ion Na⁺ es mucho más pequeño que el átomo: su radio iónico es de unos 102 pm. Un átomo de cloro que gana un electrón suma repulsión entre los electrones de la misma capa, y el ion Cl⁻ se hincha hasta unos 181 pm. Estos dos números fijan la separación en un cristal de sal, que puedes ver en el modelo molecular del curso de enlaces.