¿Por qué el radio de un átomo de fósforo es más grande que el de un átomo de nitrógeno, pero
menor que el de un átomo de silicio?
Respuestas
Respuesta:
La comparación entre el nitrógeno y el fósforo es paralela a la que se hizo entre el oxígeno y el azufre. En general, las diferencias entre el nitrógeno y el fósforo pueden atribuirse a las siguientes características
Pequeño tamaño del nitrógeno
Menor electronegatividad del fósforo (3.1) que la del nitrógeno (2.1).
Presencia de orbitales d de baja energía en la capa de valencia del P
Efecto de la diferencia de tamaño entre N y P: alotropía del fósforo
La relación de tamaño entre el fósforo y el nitrógeno es la misma que existe entre el azufre y el oxígeno, dentro del error experimental. Así, el fósforo es un 60% mayor que el nitrógeno. En consecuencia, los enlaces triple fósforo-fósforo son más débiles que los enlaces triples nitrógeno-nitrógeno, por la misma razón que los enlaces doble S=S son más débiles que los enlaces dobles O=O, esto es el tamaño del fósforo es demasiado grande para que sus átomos se acerquen lo suficiente para formar enlaces múltiples fuertes. En este sentido, el átomo de nitrógeno completa su octeto compartiendo tres pares de electrones con un átomo vecino. No tiene más que una forma alotrópica conocida, N2. Debido a que el fósforo no puede formar enlaces múltiple fuertes consigo mismo, el fósforo elemental (fósforo blanco) consiste en moléculas tetraédricas de composición P4, en la que cada átomo de fósforo forma un enlace sencillo con tres átomos vecinos, como se muestra en la figura:
Fósforo blanco
Las unidades básicas estructurales del fósforo blanco son moléculas de P4, en las que los enlaces fósforo-fósforo implican el solapamiento de orbitales 3p casi exclusivamente. Este solapamiento, normalmente, conduce a ángulos de 90º, pero en el P4, los ángulos de enlace P¾P¾P son de 60º. Se dice que estos ángulos están en tensión, y como cabría esperar, las especies con enlaces en tensión son reactivas.
Cuando el fósforo blanco se calienta hasta una temperatura de 300 ºC, en ausencia de aire, se transforma en el fósforo rojo. Lo que parece suceder es que se rompe un enlace P¾P por cada molécula de P4y los fragmentos resultantes se unen formando largas cadenas:
Explicación:
El radio atómico de un átomo de Fosforo es mayor que el de un átomo de Nitrógeno, pero menor que el de un átomo de Silicio porque:
En la Tabla Periódica, los elementos Fosforo (P), Silicio (Si) y Nitrógeno (N) están ubicados:
Grupo 15
Periodo 2 → N
Grupo 14 ↓
Periodo 3 → Si → P
En un grupo, el radio atómico aumenta de arriba hacia abajo, por lo tanto el radio atómico del N es menor que el del P.
En un periodo, el radio atómico disminuye de izquierda a derecha, por lo tanto el radio atómico del Si es mayor que el del P.
Radio atómico: Silicio > Fosforo > Nitrógeno
A mayor atracción del núcleo sobre los electrones de orbitales mas externos, es menor el radio atómico. A medida que aumentan los niveles energéticos, aumenta el radio atómico.
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