Le nubi elettroniche non hanno confini netti, per cui non è possibile misurare il raggio esatto dell’atomo. Tuttavia, quando gli atomi si impacchettano nei solidi e si legano a costituire le molecole, i loro centri si trovano a distanza definita l’uno dall’altro. Si definisce raggio atomico di un elemento la metà della distanza tra i nuclei di atomi contigui (figura 1.41). Se l’elemento è un metallo, si assume come raggio atomico la metà della distanza che separa i centri di due atomi adiacenti nel campione solido. Per esempio, poiché la distanza tra i nuclei adiacenti nel rame solido è 256 pm, il raggio atomico del metallo è 128 pm.  Se l’elemento è un non metallo o un semimetallo, ci si basa sulla metà della distanza tra i nuclei degli atomi congiunti da un legame chimico; tale raggio è detto anche raggio covalente dell’elemento. Nel caso l’elemento sia un gas nobile, ci baseremo sul raggio di van der Waals, che vale la metà della distanza tra i centri di atomi adiacenti in un campione del gas solidificato. I raggi atomici dei gas nobili sono raggi di van der Waals. Gli atomi dei gas nobili nel campione solido non sono congiunti da legami chimici, quindi i raggi di van der Waals sono generalmente molto maggiori di quelli covalenti, ed è preferibile non tenerne conto nel discutere l’andamento dei valori.

La figura 1.42 riporta alcuni raggi atomici, e la figura 1.43 la variazione del raggio atomico con il numero atomico. Osservate l’andamento periodico del secondo diagramma. Un aspetto importante è che

• in generale il raggio atomico diminuisce da sinistra verso destra lungo il periodo e aumenta discendendo lungo il gruppo.

L’aumento che si verifica discendendo lungo il gruppo, per esempio da Li a Cs, appare logico: a ogni nuovo periodo gli elettroni più esterni occupano livelli sempre più distanti dal nucleo. A prima vista, invece, la diminuzione lungo il periodo sorprende, visto che il numero degli elettroni va aumentando con quello dei protoni. La spiegazione sta nel fatto che i nuovi elettroni si trovano nel medesimo livello dell’atomo e pressappoco alla stessa distanza dal nucleo. Essendo diffusi sullo stesso livello, gli elettroni riescono solo in misura ridotta a schermarsi reciprocamente nei confronti della carica nucleare, che aumenta percorrendo il periodo. Tale aumento porta ad attrarre verso l’interno gli elettroni e, di conseguenza, l’atomo risulta più compatto. 

Concetto chiave

I raggi atomici diminuiscono da sinistra a destra percorrendo i periodi, in quanto la carica nucleare aumenta; aumentano discendendo lungo i gruppi perché vengono progressivamente occupati nuovi livelli.