Visualizando os raios atômicos com impressão 3D

por Alfredo Mateus
raios atômicos

O QUE É

Um modelo dos átomos dos metais alcalinos em escala. A base contém os símbolos os elementos como na Tabela Períodica e as esferas representam os átomos.

PORQUE É INTERESSANTE?

O modelo mostra a variação dos tamanhos dos átomos ao longo de uma família dos elementos químicos. O raio atômico é a distância entre o núcleo do átomo e a sua camada mais externa. O raio atômico aumenta à medida que descemos em uma coluna da Tabela Periódica. Usando o modelo de Bohr, podemos explicar essa variação no raio atômico pelo aumento no número de camadas na distribuição eletrônica. O lítio apresenta duas camadas, que são preenchidas ao longo do segundo período. Quando se chega no sódio, se inicia uma nova camada, ou seja o último elétron fica mais distante do núcleo do átomo. O mesmo se repete para os outros metais alcalinos, que vão ficando cada vez maiores.

COMO USAR

O modelo é usado como um apoio visual e manipulativo para os estudantes. Pode ser usado como parte de uma avaliação, em que os alunos recebem o modelo e devem explicar a tendência observada.

FAÇA O SEU

Baixe o arquivo do Thingiverse: https://www.thingiverse.com/thing:3999106


O modelo foi criado usando o programa de modelagem online Tinkercad (https://www.tinkercad.com). Os átomos foram impressos em uma cor diferente da base, mas isso é opcional. Cada átomo é uma esfera com um diâmetro em milímetros que segue os raios atômicos dos elementos em picômetros (um picômetro corresponde a 10‾¹² metros). Seguimos os valores da tabela abaixo.

Tabela de raios atômicos
projeto no tinkercad 1
projeto no tinkercad 2

O último elemento dos metais alcalinos, o frâncio, não possui dados de raio atômico por ser radioativo e ter uma meia vida muito baixa. 

Os dados foram obtidos de https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_radii_of_the_elements_(data_page).

Os átomos foram colados na base com super cola para evitar que as esferas caiam e se percam.

+CIÊNCIA

O raio atômico é uma propriedade periódica, ou seja, a cada novo período da tabela periódica, vamos a tendência se repetindo.  A imagem abaixo mostra a variação dos raios atômicos para os primeiros 20 elementos (com a exceção dos gases nobres). Podemos notar que os raios dos elementos alcalinos, lítio (Li), sódio (Na) e potássio (K) aumentam. Isso acontece porque ao descermos na mesma coluna, os átomos apresentam mais camadas e os últimos elétrons ficam mais distantes do núcleo. Também podemos notar que ao andarmos ao longo de um período da tabela (por exemplo, do lítio até o flúor (F)), os raios diminuem. A explicação, neste caso, passa pelo aumento da carga do núcleo. Como átomos mais á direita no período possuem mais prótons no núcleo (maior número atômico), eles atraem os elétrons mais fortemente, causando uma contração do átomo.

Raios atômicos dos 20 primeiros elementos
Raios atômicos dos 20 primeiros elementos

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