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Lequel des éléments suivants a le plus grand rayon atomique dans le tableau périodique ? (A) le cuivre, (B) le césium, (C) le lithium, (D) le néon ou (E) le magnésium.
Le rayon atomique est une grandeur qui définit la taille d’un atome. Le rayon atomique de covalence peut être déterminé à partir de la longueur d’une liaison covalente entre deux atomes. Mais nous n’avons pas besoin de connaître la valeur du rayon atomique de covalence pour répondre à cette question. Au lieu de cela, nous pouvons utiliser le tableau périodique pour prédire le rayon atomique relatif des atomes de chaque élément. Comparons un atome de lithium et un atome de néon, deux éléments qui se trouvent dans la même période dans le tableau périodique.
Un atome de lithium a trois protons et trois électrons. Les protons se trouvent dans le noyau de l’atome de lithium. Deux électrons se trouvent dans la première couche électronique. Et un électron est dans la deuxième couche électronique. Un atome de néon a 10 protons et 10 électrons. Les 10 protons se trouvent dans le noyau de l’atome de néon. Deux électrons se trouvent dans la première couche électronique. Et huit électrons sont dans la deuxième couche électronique.
En regardant les deux schémas, on pourrait penser qu’un atome de néon est plus grand qu’un atome de lithium car un atome de néon a plus d’électrons. Nous voyons également que les deux atomes ont le même nombre de couches électronique. On pourrait donc penser que les atomes ont la même taille. Mais considérons les électrons les plus externes. Les électrons les plus externes de chaque atome subiront une force de répulsion similaire des électrons internes. Cependant, un électron externe du néon subit une force d'attraction plus forte, vers le noyau contenant 10 protons, qu’un électron externe de lithium, qui est attiré vers un noyau contenant seulement 3 protons positifs. Ainsi, un atome de néon est plus petit qu’un atome de lithium car les électrons externes du néon sont attirés plus près du noyau que les électrons externes du lithium. En général, nous constatons que le rayon atomique augmente lorsque nous passons de droite à gauche dans le tableau périodique.
Maintenant, comparons un atome de lithium à un atome de potassium, deux éléments qui se trouvent dans le même groupe dans le tableau périodique. Un atome de potassium a 19 protons et 19 électrons. Les 19 protons se trouvent dans le noyau de l’atome de potassium. Deux électrons se trouvent dans la première couche électronique. Huit électrons se trouvent dans les deuxième et troisième couches électroniques. Et un électron est dans la quatrième couche électronique.
Sur la base de notre raisonnement précédent, nous pourrions supposer que puisque la charge nucléaire dans un atome de potassium est supérieure à la charge nucléaire dans un atome de lithium, ces atomes de potassium doivent être plus petits. Mais un atome de potassium a plus de couches électroniques qu’un atome de lithium. Cela signifie que l’électron le plus externe dans un atome de potassium est plus éloigné du noyau et qu’il y a plus d’électrons entre l’électron le plus externe et le noyau.
La distance accrue et le blindage électronique des électrons internes l'emportent sur l'augmentation de la charge nucléaire. Donc, un atome de potassium est plus grand qu’un atome de lithium. En général, nous constatons que le rayon atomique augmente lorsque nous descendons dans un groupe. Nous pouvons maintenant utiliser le tableau périodique pour déterminer lequel des éléments énumérés a le plus grand rayon atomique. Nous avons juste besoin de trouver lequel des éléments est le plus en bas à gauche dans le tableau périodique.
Nous pouvons voir que parmi les choix de réponse donnés, le césium, de symbole chimique Cs, est le plus à gauche et le plus bas dans le tableau périodique. Ainsi, le choix de réponse qui a le plus grand rayon atomique dans le tableau périodique est (B) le césium.
