Iontový poloměr

Iontový poloměr je efektivní velikost přiřazená iontu v určitém strukturním modelu. Obvykle se odvozuje z meziiontových vzdáleností v krystalech, takže není pevnou hranicí elektronového oblaku a závisí na náboji, koordinaci i použité sadě poloměrů.

anionatomcation

Kationty se zmenšují, anionty zvětšují

Tvorba kationtu odstraní elektron a někdy celou vnější slupku; elektronové odpuzování klesne a zbývající elektrony jsou přitahovány silněji. Na⁺ je proto výrazně menší než Na.

Anion přijme elektron. Větší odpuzování ve stejné slupce elektronový oblak rozšíří, proto je Cl⁻ větší než Cl. Rozhoduje bilance počtu elektronů a přitažlivosti jádra.

Izoelektronová řada

U iontů se stejným počtem elektronů rozhoduje hlavně počet protonů. O²⁻, F⁻, Na⁺ a Mg²⁺ mají shodně 10 elektronů, ale Z roste od 8 do 12.

Vyšší Z stahuje stejnou elektronovou populaci silněji k jádru. Pořadí od největšího je O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺.

Porovnejte izoelektronovou řadu

Oxidační stav má význam

U stejného prvku vyšší kladný náboj obvykle znamená menší poloměr. Fe³⁺ je při srovnatelné koordinaci menší než Fe²⁺, protože má méně elektronů kolem stejného jádra.

Rozdíl ovlivňuje délky vazeb, mřížkovou energii, ligandové pole i strukturu krystalu. Tabulka proto musí uvádět konkrétní ion, ne jen prvek.

Koordinace mění tabulkovou hodnotu

Tentýž ion může mít různé poloměry pro koordinační číslo 4, 6 nebo 8. Není to chyba; poloměr je parametr odvozený z typických vzdáleností sousedů v daném prostředí.

Při porovnání je nutné použít stejnou sadu dat, stejný oxidační stav a kompatibilní koordinaci. Míchání konvencí může vytvořit falešné trendy.

Poloměr neurčuje celou strukturu

Pravidla poměru poloměrů mohou být užitečná, ale nejsou univerzálním zákonem. Náboj, polarizace, směrová kovalence, mřížková energie, elektronová struktura a teplota mohou být stejně důležité.

Nejspolehlivější je srovnávací použití: vzít konzistentní hodnoty a spojit rozdíl velikosti s konkrétní strukturální nebo energetickou otázkou.

Porovnávejte skutečně srovnatelné hodnoty

Nejlepší porovnání iontových poloměrů používají stejnou datovou sadu, kompatibilní koordinační čísla a jasně určené oxidační stavy. Teprve potom lze rozdíl spolehlivě spojit s délkou vazeb, mřížkovou energií nebo stabilitou struktury.

Izoelektronové pravidlo je zvlášť silné, protože odstraní změnu počtu elektronů: při stejné konfiguraci vede větší počet protonů k silnější přitažlivosti a menšímu poloměru.

Řešené příklady

1. O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺

Řešení

Všechny mají 10 elektronů; pořadí je O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺.

2. Fe²⁺ nebo Fe³⁺?

Řešení

Při podobné koordinaci je menší Fe³⁺.

3. Ca²⁺ při koordinaci 6 a 8

Řešení

Dvě různé hodnoty mohou být správné, protože poloměr závisí na koordinaci.