El radio atómico de Sc es $ \ pu {162pm} $, Ti es $ \ pu {147pm } $, $ \ ce {Fe} $ es $ \ pu {126pm} $, y el de $ \ ce {Co} $ es $ \ pu {125pm} $.
La configuración electrónica de $ \ ce {Fe} $ es $ \ ce {[Ar] 3d ^ 6 4s ^ 2} $, y el de $ \ ce {Co} $ es $ \ ce {[Ar] 3d ^ 7 4s ^ 2} $. La diferencia en el número atómico, y por lo tanto la diferencia en el número de electrones 3d, es 1. Entonces, debido al filtrado, la carga adicional se «cancela» y tienen casi los mismos radios.
La diferencia en número atómico y conteo de electrones 3d entre $ \ ce {Sc} $ y $ \ ce {Ti} $ también es el mismo – 1.
Entonces, quiero saber por qué hay una diferencia considerable entre los radios de Sc y Ti pero no entre los radios de Fe y Co.
Respuesta
Hay diferentes nociones de radio atómico ; el que estás usando parece ser el radio metálico, que es la mitad de la distancia entre los vecinos más cercanos en el metal. Esta noción es muy sensible a la cantidad de electrones por átomo involucrados en la unión. El escandio tiene solo 3 electrones de valencia, mientras que $ \ ce {Ti} $ tiene 4. Todos estos participan, hasta cierto punto, en la «sopa de electrones» que mantiene unidos a los metales. No he podido averiguar exactamente hasta qué punto, pero es justo decirlo que los 4 electrones de valencia de Ti unen los núcleos significativamente más estrechamente que los 3 de $ \ ce {Sc} $. Como resultado, los átomos de $ \ ce {Ti} $ se acercan significativamente (una situación análoga es la radio covalente de $ \ ce {F2} $, de alrededor de $ \ pu {70 pm} $, frente al de $ \ ce {O2} $, de alrededor de $ \ pu {60 pm} $; aunque el radio covalente tiende a disminuir a lo largo de un período, crece de $ \ ce {O} $ a $ \ ce {F} $ porque $ \ ce {F2} $ tiene un enlace simple mientras que $ \ ce {O2} $ tiene uno doble)
A medida que avanza a lo largo de los metales de transición, el deloc La alización de d electrones en el metal desciende. Es decir, aunque hay más d electrones en $ \ ce {Co} $ que en $ \ ce {Fe} $, su efectividad para unir átomos no es realmente mayor. Como resultado, la distancia entre vecinos (por lo tanto el radio metálico) es el mismo para ambos.
Respuesta
La serie que citó pertenece al conocido radio «metálico», y depende de la estructura cristalina del elemento, que cambia a lo largo de la fila. En resumen, usted citó series que no son adecuadas para considerar tendencias aisladas.
De hecho, existen varios tipos de radios atómicos (covalente con diferente valor para enlaces de diferente orden, radios de van-der-waals y radio de corte que deja cierta cantidad de densidad electrónica dentro del átomo). Al comparar los radios atómicos en un entorno comparable, se observan dos tendencias principales: el crecimiento de reducir el tamaño de la columna en la tabla periódica porque hay más capas electrónicas empaquetadas en el mismo átomo y la contracción de los átomos hacia el final de la fila. Esto es un poco más complicado de explicar. Esencialmente, la capa electrónica interna completa aísla las capas externas del núcleo, reduciendo la carga efectiva del núcleo que la capa externa «siente». Dado que, al comienzo de la fila, los electrones externos sienten una carga efectiva de 1 alrededor de la capa completa ya bastante grande, mientras que al final los electrones externos sienten una carga efectiva de 8 alrededor de la capa interna compacta. Esto se complica aún más por el estado «mixto» de los electrones d, que están aislados del núcleo por capas internas de manera mucho más efectiva que los electrones p y especialmente s, por lo que son activos en valencia en elementos de transición, pero inactivos en valencia en elementos p.