¿Cuál es el tamaño de un átomo? De acuerdo con el orden de los angstroms, los científicos están de acuerdo, pero poner un número exacto en un elemento en particular es más difícil. Para iones y moléculas, más.

Se han proporcionado respuestas de una variedad de fuentes empíricas, con todo, desde la compresión y la estructura cristalina hasta la refracción óptica y la polaridad eléctrica utilizada para determinar lo que se conoce como el radio de van der Waals, llamado así por el científico que desarrolló la teoría del tamaño molecular finito en gases. . Los investigadores también recurrieron a la mecánica cuántica y la computación, calculando las funciones de onda de los electrones, las nubes de probabilidad que rodean a los átomos, y utilizando un valor límite razonable para definir los límites atómicos.

Un equipo de la Universidad de Oregón en Estados Unidos ha propuesto una nueva medida: el campo eléctrico que rodea a cada átomo. dirigió cristobal hendonDesarrollaron un paquete de software para calcular este campo eléctrico, que surge bajo la influencia neta del núcleo de un átomo y los electrones, y para determinar su dispersión en el espacio.

Para los átomos neutros que no interactúan, la carga de los electrones equilibra el núcleo, cancelando el campo eléctrico después de ellos. De hecho, usando su método de campo, los cálculos del equipo fueron consistentes con los valores dados. “Coincidimos estrechamente con el radio de Van der Waals aceptado”, dice Hendon. “Este es un buen control mental”.

Los iones, en palabras de Hendon, “realmente dan un giro interesante al modelo”, como se muestra en el caso de Mg²⁺. De acuerdo con la escala tradicional de densidad de electrones, este catión es más compacto que su contraparte neutra debido a la falta de sus electrones externos. Sin embargo, la imagen del campo eléctrico muestra un aumento de tamaño. Esto se debe a que la carga nuclear ya no está completamente oscurecida por los electrones, por lo que el campo puede extenderse más hacia el espacio.

Hendon argumenta que la ventaja de este enfoque es que corresponde a la región afectada por el ion, que puede ser más relevante que la región que ocupa, especialmente al seleccionar materiales para aplicaciones. resultado mg²⁺Sugiere, puede explicar por qué las baterías de iones de magnesio no funcionan bien. “El magnesio se adhiere a todo… no se mueve tan fácilmente, a diferencia de otros iones”.

También para los aniones, el modelo saca conclusiones sorprendentes, sobre todo al comparar los elementos. Bajo el modelo de campo, un^– Resulta que el ion es más grande que yo.^–y f^– aún más grande Esta inversión ocurre porque el núcleo más grande sintoniza el campo del electrón extra en el ion bromuro. “Reduces la carga negativa a través de los tipos más positivos”, explica Hendon.

Santiago Álvarez, experto en arquitectura electrónica de la Universidad de Barcelona, ​​España, advierte contra una interpretación muy literal. “En comparación con la situación macroscópica, ¿podemos definir el tamaño de un imán como la extensión de algún corte en su campo magnético?” Preguntó.

Álvarez, quien también trabajó en la medición del tamaño atómico, señala que el campo eléctrico es solo uno de los medios por los cuales los átomos cercanos pueden interactuar, siendo otros la repulsión de Pauling, la dispersión orbital y las interacciones espín-espín. Destacó las complicaciones que pueden surgir cuando los átomos forman enlaces: ‘¿Cómo aplicamos el radio del hierro?’³⁺ [calculated by Hendon’s team as approximately 4.2Å]para especies como el hierro O₄^5- ¿Anión, donde los átomos de oxígeno están a apenas 1,90 del núcleo de hierro? ‘

Hendon desea enfatizar que su enfoque debe complementar, no reemplazar, el existente. El radio de van der Waals fue respaldado por datos experimentales. Esto ha sido muy valioso.