Definicja i trend promienia jonowego

Promień jonowy i układ okresowy pierwiastków

Promień jonowy można zmierzyć za pomocą krystalografii rentgenowskiej.

Eugenio Marongiu / Getty Images

The promień jonowy (liczba mnoga: promienie jonowe) jest miarą jonu atomu w sieci krystalicznej. To połowa odległości między dwoma jonami, które ledwo się stykają. Ponieważ granica powłoki elektronowej atomu jest nieco rozmyta, jony są często traktowane tak, jakby były stałymi kulami umocowanymi w sieci.

Promień jonów może być większy lub mniejszy niż promień atomowy (promień neutralnego atomu pierwiastka), w zależności od ładunku elektrycznego jonu. Kationy są zwykle mniejsze niż neutralne atomy, ponieważ elektron jest usuwany, a pozostałe elektrony są bardziej wciągane w kierunku jądra. Anion ma dodatkowy elektron, który zwiększa wielkość Chmura elektronowa i może sprawić, że promień jonowy większy niż promień atomowy .

Wartości promienia jonów są trudne do uzyskania i zwykle zależą od metody użytej do pomiaru wielkości jonu. Typowa wartość promienia jonowego wynosiłaby od 30 pikometrów (pm, co odpowiada 0,3 angstremów Å) do 200 pm (2 Å). Promień jonowy można mierzyć za pomocą krystalografii rentgenowskiej lub podobnych technik.

Trend promienia jonów w układzie okresowym

Promień jonowy i promień atomowy podążają za tymi samymi trendami w układ okresowy pierwiastków :

• W miarę przesuwania się z góry na dół, grupa elementów (kolumna) zwiększa się promień jonów. Dzieje się tak, ponieważ w miarę przesuwania się w dół układu okresowego dodawana jest nowa powłoka elektronowa. Zwiększa to ogólny rozmiar atomu.
• W miarę przesuwania się od lewej do prawej przez okres elementu (wiersz) promień jonów maleje. Mimo że rozmiar jądra atomowego wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej przemieszczającej się w okresie, promień jonowy i promień atomowy maleją. Dzieje się tak, ponieważ efektywna dodatnia siła jądra również wzrasta, przyciągając elektrony mocniej. Tendencja jest szczególnie widoczna w przypadku metali, które tworzą się kationy . Atomy te tracą swój najbardziej zewnętrzny elektron, co czasami powoduje utratę całej powłoki elektronowej. Promień jonowy metali przejściowych w okresie nie zmienia się jednak zbytnio od jednego atomu do drugiego w pobliżu początku szeregu.

Wariacje w promieniu jonowym

Ani promień atomowy, ani promień jonowy atomu nie są wartością stałą. Konfiguracja lub ułożenie atomów i jonów wpływa na odległość między ich jądrami. Powłoki elektronowe atomów mogą zachodzić na siebie w różnych odległościach, w zależności od okoliczności.

„Ledwo dotykający” promień atomowy jest czasami nazywany promieniem van der Waalsa, ponieważ słabe przyciąganie z siły van der Waalsa reguluje odległość między atomami. Jest to typ promienia powszechnie zgłaszany dla atomów gazu szlachetnego. Gdy metale są kowalencyjnie związane ze sobą w sieci, promień atomowy można nazwać promieniem kowalencyjnym lub promieniem metalicznym. Odległość między elementami niemetalicznymi można również określić jako promień kowalencyjny .

Kiedy czytasz wykres wartości promieni jonowych lub promieni atomowych, najprawdopodobniej widzisz mieszankę promieni metalicznych, promieni kowalencyjnych i promieni van der Waalsa. W większości przypadków niewielkie różnice w zmierzonych wartościach nie powinny być problemem. Ważne jest zrozumienie różnicy między promieniem atomowym i jonowym, trendy w układzie okresowym oraz przyczynę trendów.