Ionski polumjer
Ionski polumjer efektivna je veličina dodijeljena ionu u određenom strukturnom modelu. Obično se izvodi iz međuionskih udaljenosti u kristalima, pa nije tvrda granica elektronskog oblaka i ovisi o naboju, koordinaciji te odabranom skupu polumjera.
Kationi se smanjuju, anioni povećavaju
Nastanak kationa uklanja elektron i ponekad cijelu vanjsku ljusku; elektronsko odbijanje pada, a preostali elektroni jače se privlače. Na⁺ je zato znatno manji od Na.
Anion prima elektron. Veće odbijanje u istoj ljusci širi elektronski oblak, pa je Cl⁻ veći od Cl. Odlučuje ravnoteža broja elektrona i privlačenja jezgre.
Izoelektronski niz
Kod iona s jednakim brojem elektrona presudan je ponajprije broj protona. O²⁻, F⁻, Na⁺ i Mg²⁺ imaju po 10 elektrona, ali Z raste od 8 do 12.
Veći Z istu elektronsku populaciju jače privlači prema jezgri. Redoslijed od najvećeg je O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺.
Usporedi izoelektronski niz
Oksidacijsko stanje je važno
Kod istog elementa viši pozitivan naboj obično znači manji polumjer. Fe³⁺ je pri usporedivoj koordinaciji manji od Fe²⁺ jer ima manje elektrona oko iste jezgre.
Razlika utječe na duljine veza, energiju rešetke, ligandno polje i kristalnu strukturu. Tablica zato mora navesti konkretan ion, a ne samo element.
Koordinacija mijenja tabličnu vrijednost
Isti ion može imati različite polumjere za koordinacijski broj 4, 6 ili 8. To nije pogreška; polumjer je parametar izveden iz tipičnih udaljenosti susjeda u određenom okolišu.
Pri usporedbi treba koristiti isti skup podataka, isto oksidacijsko stanje i kompatibilnu koordinaciju. Miješanje konvencija može stvoriti lažne trendove.
Polumjer ne određuje cijelu strukturu
Pravila omjera polumjera mogu biti korisna, ali nisu univerzalni zakon. Naboj, polarizacija, usmjerena kovalentnost, energija rešetke, elektronska struktura i temperatura također mogu biti važni.
Najpouzdanija je usporedna uporaba: uzeti konzistentne vrijednosti i povezati razliku veličine s konkretnim strukturnim ili energetskim pitanjem.
Uspoređuj doista usporedive vrijednosti
Najbolje usporedbe ionskih polumjera koriste isti skup podataka, kompatibilne koordinacijske brojeve i jasno određena oksidacijska stanja. Tek se tada razlika pouzdano može povezati s duljinom veze, energijom rešetke ili stabilnošću strukture.
Izoelektronsko pravilo posebno je snažno jer uklanja promjenu broja elektrona: pri istoj konfiguraciji veći broj protona daje jače privlačenje i manji polumjer.
Riješeni primjeri
1. O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺
Rješenje
Svi imaju 10 elektrona; redoslijed je O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺.
2. Fe²⁺ ili Fe³⁺?
Rješenje
Pri sličnoj koordinaciji manji je Fe³⁺.
3. Ca²⁺ pri koordinaciji 6 i 8
Rješenje
Dvije različite vrijednosti mogu biti ispravne jer polumjer ovisi o koordinaciji.