Es un hecho bien conocido que al bajar el grupo de elementos del bloque p, se espera que aumente el radio atómico. Sin embargo, el galio es una excepción. El radio atómico, es decir, el radio metálico del galio ($ 135 ~ \ mathrm {pm} $) es menor que el del aluminio ($ 143 ~ \ mathrm {pm} $).
Mi libro proporciona la siguiente razón :
Se debe a la presencia de 10 electrones d adicionales en el galio que ofrecen un efecto de apantallamiento deficiente para los electrones externos debido al aumento de la carga nuclear.
Pero si ese es el caso, ¿por qué el efecto no es el mismo en el caso de los miembros más pesados?
Además, debe haber algo más que gobierne esta propiedad excepcional del galio. Quizás la estructura, pero no estoy seguro. ¿Alguien puede dar más detalles?
Comentarios
- No estoy seguro de sus valores, pero la explicación del libro me lleva a pensar que el galio tiene un valor atómico bastante bajo. radio porque los electrones 4s, 3d y 4p están tan cerca entre sí que los electrones 3d no protegen completamente los electrones 4s y p de la carga nuclear. Es más como un gran nivel con 13 electrones.
Respuesta
Primero, debes mirar el definición de radio metálico, que es la mitad de la distancia entre dos átomos en una red. Tiene una dependencia significativa de la estructura cristalina.
Tanget relevante para la pregunta y otras respuestas:
El galio tiene una estructura cristalina ortorrómbica (CN = 6) mientras que el aluminio tiene una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (CN = 12). Esta diferencia en la coordinación requiere una corrección goldschmidt para comparar valores como si el galio estuviera coordinado en 12, lo que hace que el radio metálico corregido del galio sea aún más pequeño en comparación con el aluminio en about $ \ mathrm {130pm} $.
El galio existe como un sólido diatómico en la red, lo que hace que los átomos estén más juntos en el un eje porque están unidos covalentemente. El radio covalente del galio es aproximadamente $ \ mathrm {122pm} $, que es mucho más pequeño que los radios metálicos de cualquiera de los elementos. Este valor entre los átomos enlazados reduce la distancia promedio entre los átomos, lo que le da al galio un radio metálico más bajo.
Si observa los radios de Van der Waals de los elementos, (más representativo de un átomo gaseoso monoatómico) obtendrá vea que el aluminio es en realidad más pequeño aunque no mucho, lo que da algo de crédito a las explicaciones de los electrones d, pero no una explicación completa con respecto al radio metálico.
Respuesta
Con cada protón adicional que se agrega a un núcleo, la atracción entre el núcleo y los electrones aumenta y así se contrae la función de onda. Esta tendencia es más obvia cuando se avanza horizontalmente a lo largo de un grupo: un átomo de litio es mucho más grande que un átomo de neón aunque los electrones de valencia estén en la misma capa, e incluso es cierto para la diferencia entre boro y neón, si se quiere restringirlo a una sola subcapa.
Cada vez que se abre una nueva capa, el radio atómico salta hacia arriba ya que estos siempre (es decir, los cálculos de la mecánica cuántica lo dicen) tienen una mayor contribución más lejos del núcleo con al menos un lóbulo adicional. Hasta aquí lo básico.
¿Qué sucede cuando se pasa del aluminio al galio? Deberíamos considerar el caso al cruzar la tabla periódica de los metales alcalinos correspondientes sodio y potasio. Desde el sodio, hay dos pasos hasta el aluminio, pero desde el potasio hasta el galio hay 12 pasos: todo el bloque 3d está encajado en el medio. Por lo tanto, desde un punto de partida hipotético, experimentamos una contracción mucho mayor en el momento en que llegamos al galio en comparación con el aluminio.
Tenga en cuenta que es irrelevante que los electrones 3d estén ahí y «protegiendo». El blindaje no juega un papel tan importante como se suele decir.
Se puede experimentar otro «paso» cuando se pasa del indio al talio. Aquí, de repente tenemos 4f elementos colocados en el medio y, por lo tanto, los radios del indio y el talio son de nuevo bastante similares.
Respuesta
Como alude el comentario de Joseph arriba, los electrones 3d en galio exhiben un blindaje deficiente, lo que causa un fenómeno conocido como «contracción del bloque d» como se ve en los elementos de Ga a Br. A pesar de estar en el mismo grupo que el aluminio, el La introducción del orbital d significa que Ga tiene significativamente más protones (31 frente a 13), por lo que el núcleo cargado positivamente tiene una atracción mucho mayor en Ga que en Al. Debido a la contracción del bloque d, el núcleo puede ejercer una fuerza de tracción mucho mayor en los electrones de los niveles s y p más externos, reduciendo así el radio atómico.Esto también hace que el potencial de ionización del Ga sea más alto que el del Al, cuando la tendencia normal es que el potencial de ionización disminuya en un grupo.